Computación Cuántica y Fusión Nuclear: La Receta para fabricar un "Sol en la Tierra"

Desde hace casi un siglo, la Fusión Nuclear se presenta como el santo grial de la energía: la promesa de replicar en la Tierra la misma reacción que hace brillar al Sol, obteniendo cantidades inmensas de energía limpia, sin los residuos ni los riesgos de fusión del núcleo asociados a las centrales de fisión actuales. Pero como bien podréis imaginar, construir un ”Sol artificial” es más fácil de decir que de hacer. 

Figura 1: Computación Cuántica y Fusión Nuclear.

La Receta para fabricar un "Sol en la Tierra"

Y no, esta vez el problema no está sólo en confinar un plasma a millones de grados con campos magnéticos. Hay un obstáculo mucho más mundano y del que se habla bastante menos: el combustible.

Figura 2: ”Boffins bet on quantum computers, AI supers to solve fusion fuel dilemma”

Este es precisamente el escenario que analiza el artículo de The Register titulado ”Boffinsbet on quantum computers, AI supers to solve fusion fuel dilemma”, donde se explica cómo el Departamento de Energía de EE.UU., la Cleveland Clinic e IBM han unido fuerzas para atacar este problema con una combinación de superordenadores, inteligencia artificialy ordenadores cuánticos.

Figura 3: Oak Ridge National Lab, Cleveland Clinic, and IBM Achieve

First-Known Computations of Fusion Materials on a Quantum Computers

Para conseguir la fusión necesitamos dos ingredientes: Deuterio y Tritio (Tritium), dos isótopos pesados del hidrógeno. El primero no supone ningún problema, ya que es abundante y se puede extraer del agua del mar. El segundo, en cambio, es el auténtico cuello de botella: el Tritio es radiactivo, se desintegra con rapidez y prácticamente no existe de forma natural en la Tierra.

El problema: un combustible que no existe (casi)

Para que os hagáis una idea de la magnitud del problema: la producción mundial de Tritio es de apenas unos pocos kilos al año, mientras que una sola central de fusión de un Gigavatio (GW) consumiría en torno a medio kilo al día. Es decir, todo el Tritio del planeta mantendría funcionando un único reactor durante unas pocas semanas. 

Figura 4: Esquema resumido del problema de relacionado

con el ”combustible” de la fusión nuclear

Es como querer montar una red de gasolineras en un mundo donde el petróleo se vende por gotas. La conclusión es evidente: una central de fusión comercial no puede depender de un suministro externo, sino que debe fabricar su propio combustible mientras funciona.

La solución: una manta de sal fundida

La propuesta más prometedora consiste en envolver el reactor con una gruesa ”manta” de una sal fundida llamada FLiBe, compuesta por Flúor, Litio y Berilio. La idea es tremendamente elegante: cuando un neutrón sale disparado de la reacción de fusión y golpea un átomo de Litio-6 de la sal, este se rompe generando Helio y... ¡Tritio fresco! El Berilio, por su parte, multiplica los neutrones sueltos para que la ”cría” de combustible sea suficiente, mientras que el flúor y el litio mantienen la mezcla líquida y estable a las temperaturas infernales del reactor.

Figura 5: Esquema de un tokamak rodeado por la

manta de sal fundida donde se genera el Tritio.

Pero aquí llega la letra pequeña. Una vez generado el Tritio dentro de la sal, hay que sacarlo de ahí, y su comportamiento químico puede seguir dos caminos muy distintos:

• Si el Tritio permanece libre en forma de gas: burbujea y sale solo de la mezcla. ¡Perfecto!

• Si en cambio se une al flúor, forma fluoruro de Tritio: un compuesto corrosivo y muy difícil de extraer. Un auténtico quebradero de cabeza.

Predecir cuál de los dos caminos tomará requiere modelar la química de la sal con una precisión extrema. Y aquí los métodos clásicos se quedan cortos: la técnica habitual, la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT), puede cometer errores de hasta el 10% en la energía libre del sistema, un margen inaceptable para responder a la pregunta clave. 

Además, hacer experimentos reales con sales fundidas es carísimo y requiere instalaciones muy especializadas. ¿Os suena este patrón?  Un problema de naturaleza cuántica que desborda a los ordenadores clásicos... ¡Es justo el tipo de tarea para el que nacieron los ordenadores cuánticos!

Supercomputación Cuántico-Céntrica: CPUs, GPUs y QPUs trabajando en equipo.

Como ya hemos comentado en otros artículos de este blog, los ordenadores cuánticos no vienen a sustituir a los clásicos, sino a complementarlos en problemas muy concretos. Y este trabajo es el ejemplo perfecto de esa filosofía, bautizada por IBM como Supercomputación Cuántico-Céntrica: combinar CPUs, GPUs & QPUs (procesadores cuánticos) para resolver juntos lo que ninguno puede resolver por separado.

La estrategia que han seguido los investigadores es muy ingeniosa:

• Fragmentación del problema: mediante una técnica llamada wave function-based embedding, el cálculo de la molécula completa se trocea en fragmentos manejables llamados ”clusters”.

• Reparto del trabajo: los ordenadores clásicos resuelven los clusters sencillos, mientras que el ordenador cuántico se encarga de los más complejos, aquellos con mayor entrelazamiento entre átomos, utilizando un algoritmo llamado Sample-Based Quantum Diagonalization (SQD).

Figura 6: Sample-Based Quantum Diagonalization (SQD) 

• Reconstrucción: finalmente, los ordenadores clásicos ”recosen” todos los fragmentos para obtener la solución de la molécula completa.

Lo curioso es que esta metodología no nació para la fusión: es la misma que utilizó laCleveland Clinic a principios de año para simular una proteína de 12.635 átomos. La ciencia es así de caprichosa, y una técnica desarrollada para biomedicina acaba siendo clave para la energía del futuro.

Figura 7: Modelado de la interacción entre el Tritio y

los clusters de átomos de la sal fundida FLiBe.

Con este enfoque, el equipo calculó las energías de nueve configuraciones moleculares de FLiBe (clusters de 21 iones cada una), con y sin Tritio, siendo la primera vez que se realizan este tipo de cálculos de materiales de fusión en un ordenador cuántico. 

Figura 8: Quantum Computations on Fusion Blanket Molten Salts

Y lo más importante es que los resultados cuánticos igualaron a los métodos clásicos más exigentes. Puede parecer poco ambicioso ”sólo igualar”, pero es la prueba de concepto necesaria que demuestra que el camino cuántico funciona y está listo para escalar hacia donde los clásicos ya no llegan.

El futuro: un bucle de IA, superordenadores y cuántica

Este cálculo es solo una pieza de un plan mucho más ambicioso. El objetivo a largo plazo es construir un flujo de trabajo en bucle, asistido por agentes de inteligencia artificial, que funcione en tres etapas:

1. Cribado con IA: agentes de inteligencia artificial proponen y filtran candidatas a partir de una base de datos del ”Oak Ridge National Lab” con 70 años de investigación en sales fundidas, estimando cuánto tritio generaría cada sal y si sus propiedades térmicas son adecuadas.

2. Simulación clásica: las sales más prometedoras pasan a los superordenadores, que las modelan átomo a átomo. Como estas simulaciones son carísimas, se emplean ”sustitutos” de IA entrenados para reproducir la física a gran velocidad.

3. Precisión cuántica: el ordenador cuántico entra donde la DFT se queda corta: la química de alta precisión que decide dónde se une el tritio. Los resultados realimentan el bucle, afinando la siguiente ronda de candidatas.

El sueño de los investigadores es que, en el futuro, los ingenieros de fusión puedan diseñar y validar una sal fundida completamente por ordenador antes de mezclarla y calentarla en un laboratorio, ahorrando años de experimentos y cantidades ingentes de dinero.

Figura 9: Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad.

Formación Especializada, Libro & Foro Online

Eso sí, seamos honestos con las limitaciones: el problema completo requiere modelar una manta de sal de un metro de grosor con del orden de un cuatrillón de partículas, algo que seguirá fuera del alcance de la química computacional durante mucho tiempo.  El plan inmediato es más modesto pero realista: aumentar el tamaño de los clusters mucho más allá de los 21 iones actuales y calcular los cientos de configuraciones que exige el problema completo, no solo nueve.

Figura 10: Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad.

Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica. 

Nuestro nuevo libro en 0xWord escrito por: Chema Alonso,

Pablo González, Fran Ramírez, Carmen Torrano, Daniel Romero,

Javier Álvarez, Mario Piattini, Iker Pastor, Pablo García Bringas

En definitiva, estamos presenciando cómo tres de las tecnologías más punteras de nuestro tiempo (la Inteligencia Artificial, la Supercomputación y la Computación Cuántica) dejan de competir entre sí para unir fuerzas contra uno de los grandes problemas de ingeniería de la humanidad.  Los ordenadores cuánticos ya no solo prometen revolucionar el futuro: están ayudando a construirlo. La pregunta es inevitable: ¿será la cuántica la pieza que por fin encienda nuestro propio sol en la Tierra?

Figura 3: Foro Público de Quantum Security de

la Universidad de Deusto en MyPublicInbox

Si te interesan estos temas, te recomiendo que te apuntes al Foro Online Público que funciona desde Septiembre del año pasado en MyPublicInbox, donde se comparten temas de Quantum & Post-Quantum Securrity, así que si quieres estar informado puedes entrar libremente y suscribirte. Y si quieres más, apúntate al curso de Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad.

Saludos,

Autor: Daniel Romero Ruiz

Contactar con Daniel Romero Ruiz

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• III edición del Programa de Especialización de Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad: Noviembre 2026
• Libro de Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad. Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica. 
• Foro Público de Quantum Security de la Universidad de Deusto en MyPublicInbox
• Quantum Computing Cybersecurity Preparedness Act: Comienza la era de Ciberseguridad Post-Quantum en Estados Unidos
• Hamming Quasi-Cyclic (HQC-KEM): Nuevo Key-Encapsulation Mechanism en Post-Quantum Cryptography
• FrodoKEM: Un Key-Encapsulation Mechanism Quantum-Safe (PQC) que recibe su nombre por "El señor de los Anillos"
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• Premio Nobel en Física 2025: El trabajo del "Efecto Tunel" que trajo la cuántica a nuestro mundo y abrió la puerta a los ordenadores cuánticos
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• Quantum Cryptography: Una comunicación con cifrado cuántico
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• Cuánto del tráfico en Internet funciona con Post-Quantum Cryptography
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• Quantum Sensors: Cuando lo invisible se hace visible gracias al Mundo Cuántico
• Bitcoin vs Quantum Computers: Hora de pasar a Post-Quantum Cryptography
• El White Paper de MasterCard que urge a pasar a Quantum Safe: Post-Quantum Cryptography (PQC) & Quantum Key Distribution (QKD)
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• Los Papers Académicos de los algoritmos PQC de Autenticación y Firma Digital en la Ronda 3 del NIST
• Blind Quantum Computing (1) (2) (3) (4)

III edición del Programa de Especialización de Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad: Noviembre 2026

Como ya os conté hace dos años comenzamos con la idea  Pablo García Bringas y yo, de meternos en un nuevo proyecto de divulgación y formación avanzada en tecnologías Quantum, en este caso centradas en Ciberseguridad, y que configuramos un Curso de Especialización en Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad que tendrá lugar durante el mes de Noviembre. Pues bien, ya estamos en la tercera edición del mismo, que las dos ediciones anteriores estuvieron llenas, y tuvieron una aceptación y una valoración por parte de los alumnos espectacular. Así que, vamos a por una nueva este año.

Figura 1: Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad.

Formación Especializada, Libro & Foro Online

La formación será 100% online, y la daré con mis compañeros de mil proyectos, y además de Pablo García Bringas y de mí, estarán Carmen Torrano, Fran Ramírez, Daniel Romero, Javier Álvarez y Pablo González, con alguna incorporación extra sorpresa que os contaré más adelante. Y el tipo de trabajos que se hacen, pues son como el de Blind Quantum Computing que os publiqué estos días que hizo uno de los alumnos.

Figura 2: Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad

La formación la hemos querido hacer, además de teórica, muy práctica en todo lo que tiene que ver con las actuaciones que estamos haciendo hoy en día en el mundo de la ciberseguridad con las tecnologías de Post-Quantum Cryptography. Hemos dividido la formación en nueve módulos que tenéis aquí.

Figura 3: Módulos de la formación de Quantum y Post-Quantum

Computing para Ciberseguridad

Además, todos los asistentes recibirán el libro de "Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad.Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica" que hemos escrito sobre estos temas junto con la Universidad de Deusto, que tenemos listo para todos los asistentes, y que además se puede adquirir en 0xWord. 

Figura 4: Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad.

Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica. 

Nuestro nuevo libro en 0xWord escrito por: Chema Alonso,

Pablo González, Fran Ramírez, Carmen Torrano, Daniel Romero,

Javier Álvarez, Mario Piattini, Iker Pastor, Pablo García Bringas

Y por supuesto, los alumnos llevarán sus Tempos de MyPublicInbox. Para matricularte, lo puedes hacer desde la web.

Figura 5: Matriculación a la la formación de

Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad

Una de las cosas que hemos hecho también, y en este caso podéis participar todos, es la creación de un Foro Online Público que funciona desde Septiembre del año pasado en MyPublicInbox, donde se comparten temas de Quantum & Post-Quantum Security, así que si quieres estar informado puedes entrar libremente y suscribirte.

Figura 6: Foro Público de Quantum Security de

la Universidad de Deusto en MyPublicInbox

Si vas a estar en el foro, te recomiendo que te bajes la app de MyPublicInbox para iPhone o la app de MyPublicInbox para Android, para que te sea más fácil seguir la conversación desde tu teléfono en cualquier momento. 

¡Saludos Malignos!

Autor: Chema Alonso (Contactar con Chema Alonso)  

Blind Quantum Computing (y 4)

Con esta parte damos por finalizado este artículo que recoge el Trabajo de Fin De Curso del Curso de Especialización en Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad - que tendrá una nueva edición en el mes de Noviembre de este año. Vamos a concluirlo tras lo que se ha tratado en la primera, segunda parte de este artículo y tercera parte dedicadas a las tecnologías de Blind Quantum Computing, pensadas para dotar a la Computación Cuántica como Servicio  (Quantum Computing as a Service "QCaaS") de un entorno de privacidad sobre el algoritmo que se ejecuta en un Quantum Computer en la "nube".

Figura 21: Blind Quantum Computing (y 4)

En esta parte vamos a recoger algunas conclusiones de todo lo que se ha visto hasta el momento, así como recopilar las referencias para todos aquellos que deseéis profundizar sobre las tecnologías que hemos ido hablando en las secciones anteriores.

11. Conclusión: BQC como límite criptográfico de la computación cuántica delegada

La Computación Cuántica avanza hacia un modelo donde gran parte de los usuarios accederán al hardware a través de servicios cloud. En este escenario, la seguridad ya no consiste únicamente en proteger los datos o las comunicaciones, sino también en proteger la propia computación.

Las soluciones actuales basadas en PQC y TEE representan una respuesta práctica, madura y necesaria para los servicios QCaaS de hoy. Sin embargo, siguen apoyándose en un cierto grado de confianza en el proveedor que opera la infraestructura.

Figura 22: Quantum y Post-Quantum Computing para Ciberseguridad.

Formación Especializada, Libro & Foro Online

 
Blind Quantum Computing propone un enfoque distinto. No intenta simplemente ocultar los datos, sino que persigue algo mucho más ambicioso: permitir que un servidor cuántico ejecute una computación sin conocer realmente qué está computando.

Figura 23: Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad.

Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica. 

Nuestro nuevo libro en 0xWord escrito por: Chema Alonso,

Pablo González, Fran Ramírez, Carmen Torrano, Daniel Romero,

Javier Álvarez, Mario Piattini, Iker Pastor, Pablo García Bringas

Aunque su adopción masiva todavía parece lejana, BQC ya ha conseguido algo importante, que es demostrar que la privacidad de la computación cuántica delegada puede abordarse desde los propios principios de la mecánica cuántica.

Figura 24: Privacidad por capas en Computación Cuántica

Quizás el valor más relevante de BQC no sea resolver los problemas de los servicios QCaaS actuales, sino ayudarnos a responder a la pregunta que probablemente seguirá siendo fundamental en el Internet Cuántico y la computación cuántica distribuida del futuro:

¿Podemos utilizar recursos cuánticos remotos sin revelar qué estamos calculando?

Si la criptografía clásica nos enseñó a proteger nuestras comunicaciones, Blind Quantum Computing (BQC) nos invita a imaginar el siguiente paso:

 Un mundo donde no solo se protejan los datos, sino también la propia computación

12. Referencias y lecturas recomendadas

Quienes deseen profundizar en Blind Quantum Computing encontrarán una literatura creciente que abarca desde los protocolos fundacionales hasta implementaciones experimentales recientes sobre hardware cuántico real.

Figura 25: Foro Público de Quantum Security de

la Universidad de Deusto en MyPublicInbox

A continuación, se recopilan algunas referencias recomendables para continuar explorando este campo. Las referencias se han agrupado por temática para facilitar la profundización en aquellos aspectos que resulten de mayor interés.

Artículos fundacionales de BQC

• Universal Blind Quantum Computing (UBQC); A. Broadbent, J. Fitzsimons y E. Kashefi (2009). Considerado el trabajo fundacional de Blind Quantum Computing y punto de partida de gran parte de la investigación posterior. 

Figura 26: Universal Blind Quantum Computin

Verificación y experimentación reciente

• Verifiable Blind Quantum Computing with Trapped Ions and Single Photons: P. Drmota et al. (2023). Ejemplo de implementación experimental de protocolos BQC verificables sobre tecnologías cuánticas reales.

Figura 27: Verifiable Blind Quantum Computing with Trapped Ions and Single Photons

• Experimental Verifiable Multiclient Blind Quantum Computing on a QLine Architecture: B. Polacchi et al. (2025). Trabajo representativo de BQC multiusuario y computación cuántica distribuida.

Figura 28: Experimental Verifiable Multiclient Blind Quantum

Computing on a QLine Architecture

• On-Chip Verified Quantum Computation with an Ion-Trap QPU: C. Gustiani et al. (2025). Avances recientes en computación cuántica verificable sobre hardware experimental.

Computación cuántica basada en medidas (MBQC)

• Computación Cuántica Basada en Medidas (MBQC y BQC):  N. Tuñón TFG Universidad de Oviedo (2024).Recurso introductorio que permite comprender el modelo computacional que sirve de base a gran parte de los protocolos BQC modernos.

Figura 29: Simulation of Two-Qubit Grover's Algorithm in MBQC

with Universal Blind Quantum Computation

• Simulation of Two-Qubit Grover's Algorithm in MBQC with Universal Blind Quantum Computation: Y. Lee, D. Chung, (2025) Ejemplo práctico donde MBQC y UBQC se aplican a un algoritmo cuántico conocido.

Internet Cuántico y computación cuántica distribuida

• Multi-client Distributed Blind Quantum Computation with the QLine Architecture: B. Polacchi et al. (Nature Communications, 2023). Trabajo especialmente interesante para entender la evolución de BQC hacia escenarios de Internet Cuántico y computación cuántica distribuida.

Figura 30: Multi-Client Blind Quantum Computing (MC-BQC)

• Multi-agent Blind Quantum Computation without Universal Cluster States: Shuxiang Cao (2022) Referencia útil para profundizar en escenarios colaborativos y distribuidos.

Seguridad actual en QCaaS: PQC y TEE

• Post-Quantum Algorithms on ARM Trusted Execution Environment (TEE): Findings of this Industrial Challenge: E. Andrade, C. Coimbra Goes, J. Oliveira de Sousa (2024) Análisis práctico sobre la integración de algoritmos post-cuánticos en entornos de ejecución confiables. 

• PQC in TEE de Srinath Venkataramani (2025): Lectura introductoria sobre la complementariedad entre criptografía post-cuántica y Trusted Execution Environments.

Lecturas divulgativas recomendadas

• Privacidad en tiempos de computación en la nube: Computación cuántica delegada, privada y verificable: Alejandro Mata Ali (2025) Artículo divulgativo que introduce de forma accesible los conceptos fundamentales de computación cuántica delegada, verificable y privada.

Un saludo,

Autor: José Antonio Castellano Prado, Alumno del Curso de Quantum Security de la Universidad de Deusto

Contactar con José Antonio Castellano Prado

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• Hamming Quasi-Cyclic (HQC-KEM): Nuevo Key-Encapsulation Mechanism en Post-Quantum Cryptography
• FrodoKEM: Un Key-Encapsulation Mechanism Quantum-Safe (PQC) que recibe su nombre por "El señor de los Anillos"
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• Cómo acelerar los algoritmos de Inteligencia Artificial con Computadores Analógicos Ópticos (AOC)
• Premio Nobel en Física 2025: El trabajo del "Efecto Tunel" que trajo la cuántica a nuestro mundo y abrió la puerta a los ordenadores cuánticos
• Un Reloj Atómico Óptico del MIT con Optimización Cuántica para medir el Tiempo del Futuro
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• Factorización de RSA con un Optimizador de Quantum Computing (y Classic Computing)
• Cuánto del tráfico en Internet funciona con Post-Quantum Cryptography
• Algoritmo Cuántico de Grover: Un algoritmo de búsqueda optimizado por superposición cuántica 
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• El White Paper de MasterCard que urge a pasar a Quantum Safe: Post-Quantum Cryptography (PQC) & Quantum Key Distribution (QKD)
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• Cómo ser Quantum Safe y desplegar Post-Quantum Cryptography (PQC) con Cloudflare
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• Cómo comprobar si un Web Site es Quantum Ready con Post-Quantum Cryptography usando Radar
• Alaniz Cipher: Un Cifrado Simétrico Quantum Resistant
• Los Papers Académicos de los algoritmos PQC de Autenticación y Firma Digital en la Ronda 3 del NIST
• Blind Quantum Computing (1) (2) (3) (4)

Blind Quantum Computing (3)

Llegados a este punto del artículo, tras lo que se ha tratado en la primera y segunda parte de este artículo, Blind Quantum Computing puede parecer la solución ideal para proteger la privacidad en los servicios de computación cuántica en la nube. Si un servidor puede ejecutar una computación sin conocer realmente qué está calculando, resulta natural preguntarse por qué esta tecnología no forma parte todavía de las plataformas comerciales de QCaaS.

Figura 17: Blind Quantum Computing (3)

En esta parte vamos a centrarnos justo en eso, en los problemas y limitaciones a los que se enfrentan las tecnologías de Blind Quantum Computing.

9.- Limitaciones actuales: por qué BQC aún no es una solución industrial

La respuesta es sencilla: 

BQC es una idea extraordinariamente potente desde el punto de vista teórico, pero enormemente exigente desde el punto de vista práctico. 

A diferencia de tecnologías como TLS, PQC o los Trusted Execution Environments (TEE), que pueden desplegarse sobre infraestructuras ya existentes, los protocolos BQC introducen requisitos adicionales que todavía resultan difíciles de satisfacer en entornos comerciales a gran escala.

El coste de ocultar la computación

Uno de los principales desafíos es que la privacidad no es gratuita. Para impedir que el servidor reconstruya el algoritmo, los protocolos BQC necesitan introducir información adicional, intercambiar mensajes entre cliente y servidor y ejecutar operaciones de corrección o verificación que no existirían en una computación cuántica convencional. Como consecuencia, el coste total de la ejecución suele aumentar en términos de:

• Comunicación entre cliente y servidor.
• Número de operaciones necesarias.
• Tiempo de ejecución.
• Complejidad del protocolo.

En otras palabras, cuanto mayor es el nivel de privacidad perseguido, mayor suele ser el sobrecoste asociado.

El cliente no siempre es completamente clásico

Otro aspecto relevante es que muchos protocolos BQC asumen que el cliente dispone de ciertas capacidades cuánticas mínimas. Aunque estas capacidades son muy inferiores a las del servidor, siguen representando una barrera práctica importante. En numerosos escenarios empresariales resulta mucho más sencillo asumir que el cliente dispone únicamente de recursos clásicos y delega toda la computación en el proveedor.

Figura 18: Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad.

Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica. 

Nuestro nuevo libro en 0xWord escrito por: Chema Alonso,

Pablo González, Fran Ramírez, Carmen Torrano, Daniel Romero,

Javier Álvarez, Mario Piattini, Iker Pastor, Pablo García Bringas

Precisamente por este motivo han aparecido variantes como Double-Server BQC, o nuevas líneas de investigación orientadas a reducir progresivamente las capacidades cuánticas necesarias en el extremo del cliente.

La realidad de la era NISQ

A estas dificultades se añade una limitación fundamental: 

El hardware cuántico actual sigue siendo imperfecto.

La mayoría de las plataformas comerciales operan todavía en la denominada era NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum), caracterizada por la presencia de ruido, errores y limitaciones en el número de qubits utilizables.

Muchos protocolos BQC fueron diseñados inicialmente desde una perspectiva teórica, asumiendo condiciones que todavía resultan difíciles de reproducir de manera eficiente en dispositivos reales. Esto obliga a adaptar continuamente las propuestas a las restricciones impuestas por el hardware disponible.

Escalabilidad y despliegue industrial

Las plataformas QCaaS actuales deben prestar servicio a múltiples usuarios, optimizar recursos y mantener una operación estable y económicamente sostenible. En este contexto, la prioridad inmediata suele centrarse en mejorar aspectos como:

• La fidelidad de los qubits.
• La corrección de errores.
• La escalabilidad del hardware.
• La interoperabilidad con infraestructuras cloud existentes.

Frente a estos desafíos, BQC continúa siendo principalmente una línea de investigación especializada cuyo objetivo es explorar hasta dónde puede llegar la privacidad en la computación cuántica delegada.

Una tecnología adelantada a su tiempo

Esta situación no debe interpretarse como una debilidad de BQC. De hecho, muchas tecnologías que hoy consideramos esenciales comenzaron como propuestas teóricas aparentemente difíciles de implementar. La propia criptografía de clave pública es un buen ejemplo de ello.

En cierto modo, Blind Quantum Computing está recorriendo un camino similar. Actualmente no compite con PQC o TEE como solución industrial inmediata, sino que actúa como un laboratorio conceptual donde se exploran los límites de la privacidad en computación cuántica. Por eso, la pregunta relevante no es si BQC sustituirá mañana a las soluciones actuales, sino si algunas de sus ideas terminarán integrándose en las futuras infraestructuras de computación cuántica.

Figura 19: Foro Público de Quantum Security de

la Universidad de Deusto en MyPublicInbox

Y para responder a esa cuestión resulta inevitable mirar hacia los escenarios que ya comienzan a perfilarse en el horizonte de la investigación cuántica, como son el Internet Cuántico y la Computación Cuántica Distribuida, donde privacidad, delegación segura y colaboración entre múltiples nodos podrían convertirse en requisitos tan importantes como la propia capacidad de cálculo.

10. ¿Qué papel podría tener BQC en el futuro Internet y Computación Cuántica Distribuida?

Hasta ahora hemos analizado Blind Quantum Computing desde la perspectiva de los servicios actuales de computación cuántica en la nube. Sin embargo, una parte importante del interés que despierta esta línea de investigación no está relacionada únicamente con el presente, sino con los escenarios que podrían surgir a medida que la tecnología cuántica continúe evolucionando. Entre ellos destaca uno especialmente ambicioso:

El desarrollo de un Internet Cuántico.

Aunque todavía se encuentra en una fase temprana de desarrollo, la idea general consiste en interconectar procesadores, memorias y dispositivos cuánticos mediante redes capaces de distribuir estados cuánticos y recursos de entrelazamiento entre múltiples nodos. Si esta visión llega a materializarse, el modelo actual de un usuario conectándose a un único proveedor de QCaaS podría evolucionar hacia entornos mucho más complejos, donde múltiples dispositivos y servicios cuánticos colaboren para resolver problemas de forma distribuida.

En ese contexto aparece otro concepto cada vez más relevante, como es la

Computación Cuántica Distribuida, 

cuyo objetivo es permitir que varios procesadores cuánticos, potencialmente ubicados en lugares distintos, cooperen para ejecutar una misma computación. Este enfoque podría convertirse en una alternativa al desarrollo de procesadores monolíticos cada vez más grandes, permitiendo combinar recursos cuánticos distribuidos a través de futuras redes cuánticas.

De la Computación Delegada a la Computación Distribuida

En un escenario de computación cuántica distribuida, la privacidad dejaría de ser únicamente un problema entre cliente y proveedor. Podrían intervenir múltiples actores:

• Diferentes nodos cuánticos.
• Servicios cuánticos especializados.
• Centros de procesamiento distribuidos.
• Usuarios colaborando en una misma computación.

La pregunta pasaría entonces de ser:

¿Cómo protejo una computación frente a un único proveedor?

a convertirse en:

¿Cómo protejo una computación cuando participa una red completa de sistemas cuánticos?

Es precisamente aquí donde muchas de las ideas desarrolladas en BQC comienzan a resultar especialmente interesantes. Protocolos como MC-BQC (Multi-Client Blind Quantum Computing) o algunas variantes basadas en Teleportación Cuántica ya exploran escenarios donde varias entidades participan en una computación manteniendo la privacidad de su información.

Figura 20: MC-BQC (Multi-Client Blind Quantum Computing)

Desde esta perspectiva, BQC deja de ser únicamente un mecanismo para proteger la privacidad frente a un proveedor de QCaaS. También podría convertirse en una pieza relevante para permitir colaboración segura entre múltiples nodos cuánticos, usuarios y servicios distribuidos dentro de una futura infraestructura cuántica global.

QKD protege las comunicaciones, BQC podría proteger la computación

Una forma sencilla de entender el posible papel de BQC es compararlo con una tecnología mucho más conocida: 

Quantum Key Distribution (QKD).

QKD se centra en proteger la distribución de claves y la confidencialidad de las comunicaciones. BQC persigue un objetivo diferente:

• QKD: protege los datos mientras se transmiten.
• BQC: protege la computación mientras se ejecuta.

Por este motivo, algunas visiones del futuro Internet Cuántico contemplan ambas tecnologías como piezas complementarias y no como alternativas. Puede resumirse de forma muy simple:

QKD + BQC = confidencialidad de las comunicaciones + confidencialidad de la computación. 

Naturalmente, este escenario todavía está lejos de convertirse en una realidad operativa, pero ilustra bien por qué BQC despierta tanto interés desde el punto de vista académico y de la investigación en seguridad.

Un posible paralelismo con la evolución de Internet

Existe además un paralelismo interesante con la evolución de Internet. Durante los primeros años de Internet, la principal preocupación era conseguir que los sistemas pudieran comunicarse entre sí. Con el tiempo aparecieron nuevos requisitos:

• Confidencialidad.
• Autenticación.
• Integridad.
• Privacidad.

Hoy resulta difícil imaginar Internet sin protocolos como TLS o sin mecanismos criptográficos ampliamente desplegados. Quizás algo similar ocurra en el ámbito cuántico.

Actualmente gran parte del esfuerzo se concentra en construir hardware más estable, aumentar el número de qubits lógicos y mejorar la corrección de errores. Sin embargo, a medida que estas barreras técnicas vayan superándose, las cuestiones relacionadas con la privacidad, la delegación segura y la confianza entre nodos podrían adquirir una relevancia cada vez mayor.

Mirando más allá del presente

Es imposible saber hoy qué protocolos concretos terminarán imponiéndose o si las formas actuales de BQC serán las que lleguen a utilizarse en sistemas reales. Lo que sí parece claro es que la pregunta que dio origen a Blind Quantum Computing seguirá siendo relevante:

¿Podemos utilizar recursos cuánticos remotos sin revelar completamente qué estamos calculando?

Responder a esa pregunta es, precisamente, lo que convierte a BQC en algo más que una curiosidad académica. Tal vez no sea todavía una tecnología preparada para el despliegue masivo, pero sí representa una de las ideas más interesantes que han surgido en la intersección entre computación cuántica, criptografía y privacidad.

Y quizás por eso, más que una solución para los servicios QCaaS actuales, Blind Quantum Computing deba entenderse como una referencia que nos permite explorar cuál podría ser el límite criptográfico de privacidad en la futura computación cuántica delegada, distribuida e interconectada.

Continúa en la última parte: Blind Quantum Computing (y 4)

Un saludo,

Autor: José Antonio Castellano Prado, Alumno del Curso de Quantum Security de la Universidad de Deusto

Contactar con José Antonio Castellano Prado

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