Dos grupos de investigación afirman haber reducido significativamente la cantidad de cúbits y el tiempo necesarios para descifrar las tecnologías de seguridad en línea más comunes.
Publicado en: Quanta Magazine | 3 de abril de 2026
Por Charlie Wood
Introducción
Hace unos 30 años, el matemático Peter Shor tomó un proyecto de física poco convencional —el sueño de construir una computadora basada en las reglas contraintuitivas de la mecánica cuántica— y conmocionó al mundo.
Shor ideó un método para que las computadoras cuánticas resolvieran rápidamente un par de problemas matemáticos que las computadoras clásicas solo podían completar tras miles de millones de años. Estos dos problemas matemáticos resultaron ser los que garantizaban la seguridad del entonces incipiente mundo digital. La fiabilidad de prácticamente todos los sitios web, correos electrónicos y cuentas bancarias se basa en la suposición de que estos dos problemas son imposibles de resolver. El algoritmo de Shor demostró que esta suposición era errónea.
Durante 30 años, el algoritmo de Shor solo ha representado en teoría una amenaza para la seguridad. Inicialmente, los físicos estimaron que necesitarían una máquina cuántica colosal con miles de millones de cúbits —los elementos utilizados en los cálculos cuánticos— para ejecutarlo. Esta estimación se ha reducido drásticamente con el paso de los años, llegando recientemente a un millón de cúbits. Sin embargo, siempre ha estado muy por encima de las modestas capacidades de las computadoras cuánticas actuales, que suelen tener solo unos cientos de cúbits.
Sin embargo, dos grupos de investigadores acaban de anunciar avances que reducen notablemente la brecha entre las estimaciones teóricas y las máquinas reales. Un equipo estelar de físicos cuánticos del Instituto Tecnológico de California presentó públicamente el diseño de una computadora cuántica capaz de descifrar códigos con tan solo decenas de miles de cúbits y anunció la creación de una empresa para su construcción. Por su parte, investigadores de Google anunciaron el desarrollo de una implementación del algoritmo de Shor diez veces más eficiente que el mejor método anterior.
Ninguna de las dos compañías posee el hardware necesario para descifrar el cifrado en la actualidad. Sin embargo, los resultados confirman lo que algunos físicos cuánticos ya sospechaban: que las computadoras cuánticas potentes podrían estar a años de distancia, en lugar de décadas. «Si te preocupa la privacidad o tienes secretos, es mejor que empieces a buscar alternativas», afirmó Nikolas Breuckmann, físico matemático de la Universidad de Bristol, quien no participó en ninguno de los estudios.
Si bien los nuevos resultados pueden suponer un shock para los responsables políticos y las empresas que protegen nuestra infraestructura digital, también señalan el rápido progreso que los físicos han logrado en la construcción de máquinas que les permitirán explorar con mayor profundidad el mundo cuántico.
“De verdad vamos a hacerlo”, dijo Dolev Bluvstein , físico de Caltech y director ejecutivo de la nueva empresa, Oratomic.
Trayectoria de colisión
Bluvstein y su colaboradora Madelyn Cain llegaron a Caltech el verano pasado con una pregunta sencilla: ¿Cuál es la computadora cuántica más pequeña que se podría construir con la capacidad suficiente, por ejemplo, para hackear una billetera de Bitcoin? Encontrar la respuesta les obligaría, junto con sus nuevos colegas, a prever dónde podrían converger dos tendencias importantes en la computación cuántica.
La primera tendencia fue el surgimiento de un nuevo tipo de cúbit flexible: el átomo neutro.
En la última década, los físicos han perfeccionado su capacidad para suspender decenas, cientos y, más recientemente, miles de átomos neutros en haces láser y disponerlos a su antojo. Otros cúbits, como los circuitos superconductores impulsados por Google e IBM, funcionan mucho más rápido, pero permanecen fijos en su posición, como los transistores tradicionales.
Bluvstein y Cain habían estado trabajando en el laboratorio del físico de Harvard Mikhail Lukin, donde en 2023 lograron que 280 átomos neutros ejecutaran sofisticados algoritmos cuánticos. Poco después, un grupo liderado por Manuel Endres en Caltech estableció un récord al demostrar la capacidad de manipular 6100 átomos neutros a la vez, aunque no realizó ningún cálculo con ellos.
La segunda tendencia cuántica fue un aumento en la potencia de los códigos correctores de errores.
Los cúbits, de cualquier tipo, son extremadamente propensos a errores, y realizar cálculos con ellos requiere una vigilancia constante. El protocolo estándar para la corrección de errores se denomina código de superficie. Consiste en disponer los cúbits en una cuadrícula rectangular, cada uno conectado a su vecino, y utilizar todo el bloque para almacenar un cúbit virtual de información. De esta forma, cuando algunos de los cúbits reales fallan, el cúbit virtual permanece protegido el tiempo suficiente para localizar y corregir los cúbits defectuosos. El código de superficie es completamente fiable y se comprende a la perfección, pero se necesitarían miles de cúbits reales para crear un cúbit virtual fiable. Y son precisamente los cúbits virtuales los que se necesitan para realizar un cálculo preciso.
De izquierda a derecha: Simon Evered, Sophie Li, Alexandra Geim, Mikhail Lukin, Dolev Bluvstein y Markus Greiner.
Ken Richardson para la revista Quanta
En los últimos años, los físicos han encontrado una manera de reducir drásticamente la cantidad de cúbits reales necesarios para crear los virtuales, utilizando códigos de verificación de paridad cuántica de baja densidad (qLDPC). Estos códigos son complejos porque requieren conectar los cúbits reales con otros cúbits reales distantes en la matriz, en lugar de solo con sus vecinos. A cambio, permiten integrar muchos más cúbits virtuales en una matriz de un tamaño determinado. Los átomos neutros son ideales para estos códigos, ya que los físicos pueden mover libremente un átomo a través de la matriz para conectarlo con un átomo distante.
La pregunta de Bluvstein y Cain sobre la computadora cuántica más simple para descifrar códigos se convirtió en un desafío: ¿Hasta qué punto podrían los físicos de Caltech adaptar los códigos qLPDC a la tecnología del átomo neutro? Comenzaron a trabajar con Qian Xu, un experto en dichos códigos; Robert Huang, un experto en teoría cuántica y aprendizaje automático; y Endres, para obtener retroalimentación experimental. John Preskill, un físico teórico sénior de la universidad con una larga trayectoria en el campo de la corrección de errores cuánticos asesoró al grupo.
Códigos de cocina
Estos novedosos y originales códigos qLDPC se presentan en diversas formas, y elegir cuál usar generalmente implica una compensación. Algunos son eficientes, ya que cada cúbit virtual no requiere muchos cúbits reales; otros son efectivos, puesto que pueden soportar muchos errores simultáneos.
Pero pequeños ajustes pueden generar grandes cambios en el rendimiento. Breuckmann, pionero en el desarrollo de códigos qLDPC, lo compara con la cocina: a veces, una pizca del ingrediente justo marca la diferencia. El equipo sabía que la clave para una computadora cuántica más pequeña y potente residía en encontrar un código que equilibrara ambas virtudes. Xu identificó una receta particularmente prometedora, y Huang se propuso perfeccionarla.
Huang y sus estudiantes recurrieron a un modelo de lenguaje complejo (LLM, por sus siglas en inglés), diseñado por matemáticos. Le proporcionaron una descripción matemática de los códigos qLDPC y lo pusieron a prueba. Finalmente, el LLM generó un código lo suficientemente eficiente como para crear un cúbit virtual a partir de solo cuatro átomos y lo suficientemente efectivo como para soportar entre 20 y 24 errores catastróficos. (En contraste, un código qLDPC anterior de alto rendimiento requería 12 cúbits reales por cada cúbit virtual y podía manejar hasta 12 errores catastróficos). El LLM también encontró un decodificador eficiente, un algoritmo para determinar qué tipos de errores se habían producido y diseñar un plan para corregirlos.
de átomos con la forma de la Torre Eiffel.Thierry Lahaye/CNRS.
Con un código y un decodificador superiores, Cain, Xu y Huang desarrollaron métodos para realizar las complejas manipulaciones de los cúbits reales necesarias para llevar a cabo los cálculos, protegiéndolos al mismo tiempo. El equipo creó una serie de protocolos y estimó su velocidad de ejecución. Finalmente, los investigadores simularon su diseño para comprobar su eficacia con el algoritmo de Shor.
“Reunimos muchas cosas”, dijo Preskill. “Cuando se hacen las cosas bien, el resultado resulta sorprendentemente alentador”.
Los miembros del equipo simularon diferentes matrices atómicas para determinar la rapidez con la que cada tamaño podría descifrar los dos principales esquemas de cifrado: Rivest-Shamir-Adleman (RSA) y criptografía de curva elíptica (ECC). Concluyeron que podrían descifrar la forma común de RSA en aproximadamente un siglo utilizando 10.000 átomos. Sin embargo, con 100.000 átomos, solo les tomaría tres meses. El equipo descubrió que el cifrado ECC, más fácil de descifrar y también ampliamente utilizado, sería superado por una matriz de 10 000 átomos en unos tres años, o por una de 26.000 átomos en pocos días.
Mientras el equipo de Caltech diseñaba su máquina ideal, investigadores de Google, liderados por Craig Gidney, continuaban el trabajo que habían realizado durante años, ideando formas cada vez más eficientes de ejecutar el algoritmo de Shor. En 2019, Gidney y un colaborador detallaron un programa cuántico capaz de romper el cifrado RSA en ocho horas con 20 millones de cúbits. El año pasado, ideó una forma de hacerlo con menos de un millón de cúbits.
átomos con haces láser controlados con precisión.Ken Richardson para la revista Quanta.
En un documento técnico publicado el mismo día que el de Caltech, Gidney y sus colaboradores anunciaron el desarrollo de un nuevo procedimiento cuántico, específicamente diseñado para romper la criptografía de corrección de errores (ECC), que resultaba al menos diez veces más eficiente que los procedimientos anteriores. Estimaron que la mayoría de las criptomonedas serían vulnerables en cuestión de minutos ante una máquina con menos de 500 000 cúbits.
“Esa reducción de diez veces en el coste espaciotemporal real de descifrar el código de curvas elípticas es enormemente significativa”, dijo Jeff Thompson, físico de la Universidad de Princeton y director ejecutivo de la empresa emergente de átomos neutros Logiqal.
La eficiente implementación del algoritmo de Shor por parte de Google y el nuevo protocolo de Caltech sugieren que las computadoras cuánticas más pequeñas podrán lograr hazañas mayores de lo que muchos investigadores habían imaginado. También marcan un punto de inflexión en el que los investigadores comienzan a ocultar detalles cruciales que podrían resultar útiles para la competencia o para actores malintencionados. Por primera vez, Google describió su trabajo utilizando una «prueba de conocimiento cero», una técnica para demostrar que un programa funciona sin revelar exactamente cómo lo hace.
Dado el rápido progreso cuántico, los físicos afirman que es fundamental reemplazar RSA y ECC por nuevos esquemas criptográficos que las computadoras cuánticas no puedan descifrar. En 2024, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología publicó nuevos códigos que protegen la información confidencial tanto de las computadoras clásicas como de las cuánticas. El gobierno estadounidense ha presentado un plan para migrar completamente a estos nuevos códigos para 2035. Sin embargo, algunos investigadores creen que los actores clave podrían necesitar actuar con mayor rapidez. Google, por ejemplo, anunció recientemente que su objetivo es dejar de depender de RSA y ECC para 2029.
“Si estabas pensando en cuándo ibas a hacer la transición a las criptomonedas post-cuánticas, no deberías esperar más”, dijo Thompson. “Este es el momento de hacerlo”.
Sueños cuánticos vs. Realidad
Existen diversas opiniones sobre la viabilidad de que Oratomic construya una computadora cuántica tan formidable como la que los físicos han descrito en teoría. Para un líder en computación de átomos neutros, las proyecciones del equipo de Caltech no resultan particularmente sorprendentes. «Coinciden en líneas generales con lo que nosotros y otros hemos estimado», afirmó Lukin, de Harvard, fundador de la empresa emergente de computación de átomos neutros QuEra Computing. «Pero en estas estimaciones de recursos, los detalles importan y es fundamental analizarlos con detenimiento».
Además, algunos detalles clave siguen sin estar claros —en particular, los pasos para la corrección de errores, cruciales para las proyecciones más optimistas del equipo de Caltech—, lo que dificulta que los investigadores externos evalúen completamente sus afirmaciones.
Otros investigadores cuestionan algunas de las expectativas mecánicas del equipo. Por ejemplo, el grupo de Caltech hizo «suposiciones demasiado optimistas sobre la velocidad de las operaciones que pueden realizar«, dijo Thompson. El grupo afirma en su artículo que la máquina eventualmente podrá llevar a cabo todo el proceso de corrección de errores —verificar si hay errores, interpretar los resultados, corregirlos, reemplazar los átomos que se hayan desviado y prepararse para repetir el proceso— una vez cada milisegundo.
La máquina también tendría que mantener ese ritmo de corrección de errores durante días o incluso semanas mientras se ejecuta un cálculo, una hazaña que ningún grupo ha logrado. «Me gustaría ver una demostración a menor escala, digamos, con 100 o 1000 cúbits», dijo Mark Saffman, físico de la Universidad de Wisconsin-Madison y científico jefe de información cuántica en Infleqtion, otra empresa emergente de átomos neutros. «Muéstrenme que pueden realizar un millón de ciclos o algo así».
El equipo de Caltech sabe que su plan es ambicioso y que integrar todos los componentes requerirá un enorme esfuerzo de ingeniería y tecnología. Sin embargo, los físicos no ven obstáculos insuperables. «Solo tenemos que construir estas máquinas y ver si funcionan», dijo Preskill.
Nuevos horizontes
Si algún grupo logra construir una computadora cuántica capaz de ejecutar el algoritmo de Shor, marcará el fin de una era; concretamente, la era de la «computación cuántica a escala intermedia ruidosa«, como Preskill denominó al período previo a la corrección de errores en un artículo de 2018. Cada investigador tiene una visión sobre qué abordar primero con una máquina en esta nueva era de «tolerancia a fallos«.
Huang dijo que comenzaría ejecutando el algoritmo de Shor, simplemente para demostrar que el dispositivo funciona. Después, dijo que intentaría usarlo para acelerar el aprendizaje automático, una aplicación que se detallará en trabajos futuros.
La mayoría de los arquitectos que construyen computadoras cuánticas ya sea en Oratomic o en otras empresas emergentes, son físicos de corazón. Les interesa la física, no la criptografía. En concreto, les interesa todo lo que una computadora que domine el lenguaje de la mecánica cuántica podría enseñarles sobre el reino cuántico, como por ejemplo qué tipo de materiales podrían convertirse en superconductores incluso a temperaturas elevadas. Preskill, por su parte, querría simular la naturaleza cuántica del espacio-tiempo.
El grupo de Caltech sabe que tiene años de trabajo por delante antes de que alguno de sus sueños tenga alguna posibilidad de hacerse realidad. Pero los investigadores están ansiosos por empezar. «¡Hay una aventura más emocionante que construir la primera computadora cuántica del mundo con tus amigos!», exclamó un eufórico Bluvstein, contactado por teléfono poco antes de la publicación de su artículo, antes de salir corriendo a celebrar.
