La computación cuántica no es inmune: ataques clásicos de hacking logran colarse en su seguridad
Investigadores logran alterar cúbits en ordenadores cuánticos con técnicas clásicas de hacking, demostrando que estos sistemas no son tan invulnerables como se creía.
Aunque la computación cuántica promete una revolución tecnológica, su seguridad no está blindada. A pesar de la creencia extendida de que los sistemas cuánticos son prácticamente inmunes a técnicas tradicionales de hacking, dos investigaciones recientes demuestran lo contrario.
Utilizando tácticas inspiradas en los ataques de tipo row-hammer, que durante años han afectado a ordenadores convencionales, los investigadores han conseguido manipular información en ordenadores cuánticos, alterando el estado de sus valiosos cúbits.
En los sistemas clásicos, los row-hammer attacks explotan la memoria DRAM, logrando modificar datos a través de interferencias eléctricas entre celdas. Aunque las computadoras cuánticas no usan este tipo de memoria ni tienen privilegios de usuario como en los sistemas tradicionales, los principios del ataque pueden trasladarse hasta ellos.
En este caso, el objetivo no es la RAM, sino los propios cúbits, que son sensibles a cualquier alteración en su entorno.
Las computadoras cuánticas tampoco son invencibles
El equipo de Fernando Almaguer-Angeles, desde la Universidad de Gdańsk, logró demostrar esta vulnerabilidad conectándose de forma remota a computadoras cuánticas de IBM, accesibles a través de la nube.
Manipularon intencionalmente un conjunto de cúbits para generar diafonía, una forma de interferencia no deseada, que terminó afectando a cúbits vecinos. Los experimentos revelaron que esa interferencia era suficiente para modificar los estados cuánticos, lo que, en la práctica, significa cambiar los resultados de los cálculos.
Esta técnica recuerda la fragilidad de los sistemas actuales. Aunque IBM asegura que no es posible ejecutar procesos de varios usuarios al mismo tiempo en el mismo hardware, lo cierto es que el modelo de acceso compartido en la nube podría cambiar en el futuro.
Si las computadoras cuánticas siguen creciendo en capacidad y demanda, es probable que se explore el acceso simultáneo por eficiencia, como ya ocurre con servidores tradicionales.
En paralelo, otro grupo liderado por Jakub Szefer, de la Universidad Northwestern, propuso una variante más sofisticada del ataque, bautizada como QubitHammer. En este caso, en lugar de inducir interferencia entre cúbits contiguos, se alteran directamente los pulsos de microondas encargados de controlarlos.
Estos pulsos son fundamentales en los sistemas de circuitos superconductores que usan empresas como IBM, Rigetti o IQM. Y lo inquietante es que este ataque no requiere que los cúbits estén cerca, es decir, la manipulación puede afectar a partes lejanas del sistema.
Aunque IBM ya ha bloqueado el control directo de microondas para los usuarios, no todas las plataformas lo han hecho. Esto deja una ventana abierta a posibles vulnerabilidades, especialmente si los fabricantes no implementan contramedidas con antelación.
Oliver Dial, portavoz de IBM, explica a New Scientist que: "Actualmente, no existe ninguna circunstancia en la que dos usuarios puedan ejecutar circuitos en el mismo hardware cuántico simultáneamente, lo que hace que esta y otras técnicas similares sean imposibles de aplicar en la práctica".
Los investigadores coinciden en que este tipo de estudios debe verse como una advertencia anticipada. A diferencia de lo que ocurrió con los ordenadores tradicionales, donde los ataques tipo row-hammer se descubrieron cuando las arquitecturas ya estaban consolidadas, ahora hay margen para diseñar defensas antes de que estas amenazas escalen.
Eso incluye técnicas de corrección de errores más robustas y limitaciones al acceso físico o remoto de los sistemas.
Para Dominik Hangleiter, de la Universidad de California en Berkeley, esta fase de la computación cuántica es aún muy preliminar, y lo que hoy se considera "hacking cuántico" podría transformarse conforme evolucionen los dispositivos.
El futuro de la seguridad cuántica dependerá de cuán bien se integren estas máquinas en los entornos híbridos con supercomputadoras tradicionales, y si pueden detectar y corregir anomalías en tiempo real.