Durante las últimas décadas, los investigadores han comprendido que las computadoras cuánticas eventualmente podrán descifrar los códigos ampliamente utilizados que protegen gran parte del mundo digital. Para evitarlo, han dedicado años a desarrollar nuevos códigos que parecen ser inmunes a futuros ciberdelincuentes armados con computadoras cuánticas.
Al mismo tiempo, también han ideado formas ingeniosas de utilizar las reglas de la mecánica cuántica para garantizar la seguridad de las comunicaciones. Pero la mecánica cuántica, al igual que la mecánica clásica que la precedió, es solo una teoría de la naturaleza. ¿Qué ocurriría si, con el tiempo, fuera reemplazada por una teoría más completa, tal como la mecánica cuántica suplantó a la física newtoniana hace un siglo? ¿Seguirán siendo seguras estas técnicas de comunicación cuántica en un mundo con un conjunto de reglas aún más fundamentales?
“En lo que respecta a estos protocolos criptográficos, es bueno ser precavido”, afirmó Ravishankar Ramanathan, teórico de la información cuántica de la Universidad de Hong Kong, especializado en criptografía cuántica. “Intentemos minimizar las suposiciones en las que se basa el protocolo. Supongamos que en el futuro la gente se da cuenta de que la mecánica cuántica no es la teoría definitiva de la naturaleza”.
Es una posibilidad que vale la pena considerar. La dificultad de problemas pendientes, como la conciliación de la mecánica cuántica y la gravedad, sugiere que una teoría poscuántica de la naturaleza podría implicar algo bastante inesperado.
Para evitar que sus protocolos se basen en suposiciones erróneas, algunos criptógrafos cuánticos buscan principios aún más fundamentales sobre los que construir. En lugar de partir de la mecánica cuántica, profundizan aún más, hasta llegar al concepto mismo de causalidad.
Un sabotaje sutil
Una forma de comprender los avances en este campo es considerar la distribución de claves cuánticas, que consiste en aprovechar las reglas de la mecánica cuántica para transmitir una clave (algo que puede usarse para decodificar un mensaje secreto) de manera que no pueda ser manipulada subrepticiamente. La distribución de claves cuánticas utiliza el entrelazamiento cuántico, que vincula dos partículas mediante una de sus propiedades, como el espín. El entrelazamiento cuántico contiene una especie de mecanismo de seguridad. Si alguien intenta alterar el entrelazamiento (como si intentara robar la clave) la intrusión lo destruirá, revelando el sabotaje. Esto se debe a un principio fundamental de la mecánica cuántica llamado “monogamia del entrelazamiento”.
Pero ¿qué pasaría si este principio dejara de ser válido? En tal caso, si quienes transmiten el mensaje no tuvieran el control total de sus dispositivos, un tercero podría alterar sutilmente el entrelazamiento de las partículas, interrumpiendo la comunicación sin dejar rastro.
Este proceso se denomina interferencia cuántica, y los esfuerzos por comprenderlo se han intensificado en los últimos años.
Para muchos científicos, la interferencia cuántica resulta atractiva porque puede ayudarles a comprender mejor tanto la mecánica cuántica como la naturaleza de causa y efecto. Se preguntan: ¿Existen principios fundamentales que prohíban la interferencia cuántica, que la hagan imposible? O, si ningún principio la prohíbe, ¿podría ocurrir en el mundo real?
Jim el Jammer
A Michał Eckstein, físico teórico de la Universidad Jaguelónica de Cracovia (Polonia), le gusta ilustrar el concepto de improvisación con una historia. Sus protagonistas son los personajes clásicos de las explicaciones de la mecánica cuántica: Alicia y Bob.
“Supongamos que tenemos a Alice y a Bob, y que se encuentran con un mago, Jim el Jammer” [jammer significa ‘bloqueador’ o ‘interceptor’ en inglés], indicó Eckstein. “El mago dice: ‘Tengo dos bolas; una es blanca y la otra es negra’”.
Mirjam Weilenmann, del instituto nacional de investigación francés Inria.Grunhaus, Popescu y Rohrlich imaginaron la interferencia como una especie de superentrelazamiento capaz de interferir con partículas entrelazadas. Del mismo modo que se puede usar un dispositivo de medición para determinar el destino de una partícula entrelazada distante, se podría usar un hipotético dispositivo de interferencia para cambiar la correlación entre un par de partículas entrelazadas distantes. Si este procedimiento de interferencia obedeciera a unas pocas reglas clave, argumentan algunos físicos, perturbaría secretamente el entrelazamiento cuántico sin alterar la causalidad.
Popescu.Causa y efecto
Veinte años después, había llegado el momento adecuado para explorarlo más a fondo.
La criptografía cuántica había experimentado un gran auge a medida que las computadoras cuánticas pasaban de ser ideas teóricas a experimentos en el mundo real. En la primera década del siglo XXI, variosgruposdesarrollaron la distribución de claves cuánticas independiente del dispositivo, un procedimiento de criptografía cuántica que depende de la monogamia del entrelazamiento cuántico.
En 2016, Ramanathan y Paweł Horodecki estaban reflexionando sobre estos protocolos cuando encontraron el artículo de Grunhaus, Popescu y Rohrlich. “Empezamos a darnos cuenta de que esta propiedad de monogamia, en la que se basa toda la criptografía independiente del dispositivo, falla por completo una vez que se permiten este tipo de correlaciones de interferencia”, indicó Ramanathan.
Pronto, la interferencia se convirtió en objeto de un intenso debate. Muchos investigadores consideraron que al experimento mental le faltaba algo importante: si bien la interferencia no puede utilizarse para enviar señales más rápidas que la luz, influir en el estado de una partícula cuántica distante sigue pareciendo el tipo de "acción misteriosa a distancia" [spooky action at distance] que atormentó a Einstein hace mucho tiempo.
Pero para algunos investigadores, la incomodidad que genera la interferencia cuántica está inspirando nuevas ideas. “Lo veo como una herramienta para intentar perfeccionar nuestra intuición sobre cuál es la definición correcta de causalidad”, refirió Roger Colbeck, quien propuso uno de los primeros protocolos para criptografía independiente del dispositivo en su tesis doctoral de 2006.
Actualmente en el King's College de Londres, Colbeck colabora con V. Vilasini en el centro de investigación Inria de la Universidad Grenoble Alpes para clasificar la relación causa-efecto en diferentes teorías. Para ellos, la interferencia constituye un caso límite útil. Buscan otro principio fundamental, como el principio de no señalización, que explique qué reglas infringe la interferencia.
Los grupos de Ramanathan y Horodecki respondieron a este trabajo, así como a un artículo reciente de Weilenmann, en una prepublicación de diciembre de 2025 que escribieron junto con Eckstein, Tomasz Miller y Ryszard, padre de Paweł Horodecki. Ahora, los investigadores están dialogando para aclarar términos, resolver malentendidos y buscar los principios fundamentales que subyacen a las teorías físicas.
“Esa es, para mí, la pregunta más interesante”, manifestó Eckstein. “¿Hay alguna nueva física detrás de esto? ¿Puede la física incluir este tipo de fenómenos?”
Artículo original reproducido con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente de la Fundación Simons,cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia mediante la cobertura de los avances y tendencias de la investigación en matemáticas y ciencias físicas y biológicas. Adaptado por Mauricio Serfatty Godoy.