Bitcoin y Starknet frente a la computación cuántica

¿Qué es realmente la computación cuántica?

La computación cuántica es un campo emergente de la informática que utiliza las leyes de la mecánica cuántica para procesar información de una forma muy distinta a los ordenadores tradicionales.

Mientras que las computadoras clásicas trabajan con bits —que solo pueden ser 0 o 1—, los ordenadores cuánticos utilizan cúbits (qubits), que pueden estar en múltiples estados al mismo tiempo gracias a un fenómeno llamado superposición cuántica.

En términos prácticos, eso significa que pueden explorar muchas posibilidades en paralelo y resolver ciertos problemas extremadamente complejos —como simular moléculas, diseñar nuevos materiales o factorizar números muy grandes— en tiempos que serían inalcanzables incluso para las supercomputadoras más potentes de hoy.

Un ejemplo sencillo: un sistema de 3 cúbits puede representar al mismo tiempo 8 estados distintos (000, 001, …, 111). A medida que se añaden cúbits, el número de estados crece de forma exponencial. De hecho, teóricamente, un ordenador cuántico de alrededor de 30 cúbits podría alcanzar una capacidad de cálculo comparable a unos 10 teraflops, mientras que las supercomputadoras actuales operan en rangos de petaflops.

🔀 Bits vs cúbits: las tres propiedades clave

Para entender por qué la computación cuántica es tan poderosa, conviene fijarse en tres propiedades fundamentales de los cúbits:

🌀 1. Superposición cuántica

La superposición permite que un cúbit esté en una combinación de los estados |0⟩ y |1⟩ al mismo tiempo. Solo cuando se mide, ese cúbit “colapsa” y toma uno de esos dos valores concretos.

Esta capacidad de estar en muchos estados simultáneamente es lo que habilita el paralelismo cuántico: el ordenador cuántico puede evaluar múltiples soluciones a la vez, en lugar de ir probándolas una a una como hace una computadora clásica.

🔗 2. Entrelazamiento cuántico

El entrelazamiento ocurre cuando dos o más cúbits quedan correlacionados de tal forma que el estado de uno depende instantáneamente del estado del otro, sin importar la distancia entre ellos.

Este fenómeno permite realizar operaciones coordinadas entre cúbits y es la base de algoritmos cuánticos avanzados y de ciertos esquemas de comunicación ultra segura.

🌊 3. Interferencia cuántica

Los estados cuánticos se comportan como ondas: pueden reforzarse o cancelarse entre sí. La interferencia cuántica se aprovecha para que, durante un cálculo, las rutas que conducen a respuestas incorrectas se cancelen, mientras que las que conducen a la solución correcta se refuercen.

Gracias a este mecanismo, los algoritmos cuánticos pueden “empujar” la probabilidad hacia los resultados deseados y converger en la solución adecuada.

🚀 Aplicaciones potenciales de la computación cuántica

Aunque aún se encuentra en una fase temprana, la computación cuántica apunta a transformar múltiples sectores:

• Simulación de sistemas cuánticos: permite modelar moléculas, reacciones químicas y nuevos materiales con una precisión imposible para los ordenadores clásicos, abriendo puertas al diseño de fármacos o baterías más eficientes.
• Optimización: puede mejorar rutas logísticas, cadenas de suministro, asignación de recursos o carteras financieras, encontrando configuraciones difíciles de hallar con métodos tradicionales.
• Criptografía: introduce tanto amenazas como oportunidades. Por un lado, algoritmos como el de Shor podrían romper esquemas criptográficos actuales; por otro, inspira nuevos sistemas resistentes a ataques cuánticos.
• Machine Learning cuántico: promete acelerar el entrenamiento de modelos complejos al combinar técnicas de aprendizaje automático con cúbits.
• Comunicaciones cuánticas: redes basadas en entrelazamiento y principios cuánticos para compartir información de manera teóricamente invulnerable a espías.

🧩 Los grandes desafíos de la computación cuántica

El potencial es enorme, pero construir ordenadores cuánticos útiles no es nada sencillo. Algunos problemas clave son:

• Decoherencia cuántica: los cúbits son extremadamente frágiles. Cualquier interacción con el entorno —ruido, temperatura, radiación— puede hacer que pierdan su estado cuántico. Los tiempos de coherencia suelen oscilar entre nanosegundos y segundos, lo que limita el número de operaciones que se pueden realizar antes de que la información se degrade.
• Corrección de errores: las tasas de error actuales son demasiado altas. Para construir un solo cúbit lógico estable se necesitan muchos cúbits físicos trabajando juntos, aplicando complejos códigos de corrección de errores. Se considera que hacen falta tasas de error por debajo de 10⁻⁴ para que estos esquemas sean realmente efectivos.
• Escalabilidad: pasar de dispositivos con decenas o cientos de cúbits a sistemas con miles o millones sigue siendo un reto técnico abierto.

🛠️ Tecnologías cuánticas actuales y acceso desde la nube

No existe un único camino claro para construir cúbits; hoy conviven varias tecnologías prometedoras:

• Cúbits superconductores (Google, IBM): operan a temperaturas criogénicas extremadamente bajas.
• Iones atrapados (IonQ, Honeywell): ofrecen alta fidelidad en las operaciones, aunque suelen ser más lentos.
• Fotónicos (Xanadu, PsiQuantum): utilizan luz y, en teoría, podrían funcionar a temperatura ambiente.
• Átomos neutros y estados de Rydberg (Pasqal): plantean arquitecturas escalables y versátiles.
• Temple cuántico (D-Wave): especializado en problemas de optimización, aunque no es un ordenador cuántico “universal” en el sentido estricto.

A pesar de que todavía no se ha alcanzado una ventaja cuántica útil —es decir, resolver un problema práctico mejor que una supercomputadora clásica— el avance es constante.

Hoy en día, empresas como IBM, AWS (con Amazon Braket) y Microsoft Azure permiten acceder a ordenadores cuánticos a través de la nube. Esto abre la puerta a que investigadores y desarrolladores experimenten con algoritmos cuánticos, ya sea mediante emuladores en computadoras personales o enviando trabajos a hardware cuántico real.

🔐 Computación cuántica y criptografía: una relación de amor y amenaza

La computación cuántica y la criptografía están estrechamente entrelazadas. La seguridad digital actual se basa en problemas matemáticos difíciles para las computadoras clásicas, como la factorización de números grandes o el cálculo de logaritmos discretos.

La llegada de ordenadores cuánticos potentes cambia las reglas del juego: muchos de estos problemas pueden resolverse de forma exponencialmente más rápida, poniendo en riesgo la seguridad de sistemas bancarios, comunicaciones… y también de las criptomonedas.

Existen dos grandes familias de criptografía:

• Criptografía simétrica: usa una única clave secreta compartida por las partes (por ejemplo, AES).
• Criptografía asimétrica: utiliza un par de claves, pública y privada (por ejemplo, RSA o ECDSA).

La criptografía asimétrica es la más vulnerable al potencial de los ordenadores cuánticos.

₿ ¿Qué pasa con Bitcoin y las criptomonedas?

Bitcoin se apoya principalmente en dos pilares criptográficos:

• ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) para firmar transacciones.
• SHA-256 para funciones de hashing y para la minería.

Aquí entra la amenaza cuántica:

• ECDSA sí es vulnerable al algoritmo de Shor. Si una computadora cuántica lo bastante potente tuviera acceso a la clave pública de una dirección, podría calcular la clave privada asociada.
• Sin embargo, mientras no se reutilicen direcciones, la clave pública no queda expuesta de forma permanente, lo que atenúa parcialmente el riesgo.
• SHA-256, en cambio, resulta mucho más resistente: el algoritmo de Grover no lo rompe de manera eficiente, y los ASICs clásicos especializados seguirían siendo más rápidos para la minería que una computadora cuántica genérica.

La comunidad de Bitcoin ya explora la adopción de firmas post-cuánticas —por ejemplo, basadas en retículos o en funciones hash— mediante posibles actualizaciones suaves del protocolo. Según estimaciones recogidas por expertos, una computadora cuántica capaz de amenazar seriamente a Bitcoin estaría al menos a una década de distancia, lo que ofrece una ventana de tiempo para adaptarse.

🛡️ Criptografía post-cuántica: nuevas cerraduras para la era cuántica

Para anticiparse al problema, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Estados Unidos ha seleccionado ya varias propuestas de algoritmos post-cuánticos, diseñados para resistir tanto ataques clásicos como cuánticos:

• CRYSTALS-KYBER para cifrado.
• CRYSTALS-Dilithium, FALCON y SPHINCS+ para firmas digitales.

La implementación progresiva de estos esquemas en sistemas críticos —finanzas, gobiernos, infraestructuras y también blockchain— será esencial para evitar una crisis de seguridad cuando el hardware cuántico madure.

En el mundo de las criptomonedas, la transición tiene una ventaja importante: las blockchains son sistemas descentralizados y actualizables. Sus reglas pueden evolucionar mediante consenso social y técnico, lo que facilita, al menos en teoría, la adopción de nuevos estándares de seguridad.

🧨 Bitcoin tiene un problema cuántico. ¿Dónde entra Starknet?

Durante años, la computación cuántica se percibía como ciencia ficción. Hoy, el progreso ya no parece tan lejano y empieza a generar ansiedad en el ecosistema cripto: ¿qué pasará cuando aparezca una computadora cuántica capaz de “ver a través” de las cerraduras matemáticas que protegen a Bitcoin?

Algunos han bautizado ese escenario potencial como un “Armagedón cuántico” para las criptomonedas.

Bitcoin, en su diseño actual, se apoya en la criptografía de curva elíptica para generar las llaves de las billeteras. Puede imaginarse como una caja fuerte de acero extremadamente resistente: una supercomputadora clásica tardaría millones de años en romperla por fuerza bruta.

La computadora cuántica, sin embargo, juega con otras reglas físicas. Usando el algoritmo de Shor, el “mago cuántico” podría encontrar la combinación de esa caja fuerte mucho más rápido, especialmente si se trata de direcciones antiguas o fondos que llevan años sin moverse, como los que se asocian históricamente a Satoshi Nakamoto.

Frente a este panorama, surge la pregunta clave: ¿cómo se cambia el tipo de cerradura para que, incluso en un mundo con computadoras cuánticas, Bitcoin siga siendo seguro?

🧾 STARKs: el escudo post-cuántico de Starknet

Aquí entra Starknet con una propuesta muy concreta: utilizar pruebas de validez criptográfica llamadas STARKs, consideradas post-cuánticamente seguras.

La idea esencial es que, en lugar de depender de la misma “caja fuerte algebraica” (las curvas elípticas) que una computadora cuántica podría romper con relativa facilidad, los STARKs se basan en hashes criptográficos.

Un hash puede imaginarse como una huella digital digital extremadamente compleja o como un gigantesco sudoku:

• Verificar que la solución es correcta es muy fácil.
• Encontrar esa solución desde cero es increíblemente difícil.

Las computadoras cuánticas son especialmente buenas para cierto tipo de álgebra usada en las cerraduras actuales de Bitcoin, pero no ofrecen una ventaja tan dramática frente a estos enormes “rompecabezas” de hash.

Al construir la seguridad sobre funciones hash y STARKs, Starknet propone un entorno donde los trucos del “mago cuántico” dejan de ser tan efectivos. Las cerraduras cambian de tipo, neutralizando en gran medida el ataque.

📱 Billeteras inteligentes y Account Abstraction

En el mundo cripto tradicional, cuando cambian los estándares de seguridad, los usuarios suelen tener que:

• Crear manualmente nuevas billeteras.
• Guardar de nuevo sus seed phrases.
• Transferir sus fondos, con el riesgo de errores humanos.

Es un proceso estresante y propenso a fallos.

Starknet introduce el concepto de Account Abstraction, que puede entenderse como la idea de billeteras inteligentes (Smart Wallets).

• Una billetera clásica se parece a una cartera de cuero: un objeto fijo.
• Una Smart Wallet se comporta más como una aplicación en un teléfono: es un servicio programable y actualizable.

En este modelo, cuando la amenaza cuántica sea real y cercana, los desarrolladores podrán lanzar actualizaciones de software para incorporar nuevos esquemas de seguridad post-cuántica.

La clave es que, aun así, la billetera sigue siendo autocustodiada: la persona propietaria conserva el control sobre sus activos y puede decidir actualizar las “cerraduras” a un esquema resistente a cuántica. Una vez que lo hace, el software automatiza la migración de seguridad, reduciendo fricciones y riesgos.

🏗️ Layer 1 vs Layer 2: qué protege Starknet exactamente

Es importante distinguir dos capas en esta arquitectura:

• Bitcoin Mainnet (Layer 1): la red original de Bitcoin, lanzada en 2009.
• Starknet (Layer 2): una capa adicional que se construye encima, como una infraestructura de transporte blindado de alta tecnología.

Con esa analogía:

• Si los fondos están en Starknet (L2), se encuentran dentro del “camión blindado”:
  • Protegidos por criptografía basada en hashes y STARKs.
  • Gestionados mediante Smart Wallets que pueden actualizarse a estándares post-cuánticos.
• Si los fondos permanecen en Bitcoin Mainnet (L1) con claves antiguas, Starknet no puede reescribir mágicamente las reglas del protocolo original. Esas llaves seguirán siendo vulnerables mientras no se muevan los fondos a direcciones más seguras.

Además, las firmas post-cuánticas suelen ser más pesadas y consumir muchos más datos que las firmas actuales. Para la red principal de Bitcoin, que está optimizada para mantener un tamaño de bloques limitado y una estructura conservadora, esto puede ser un problema.

Ahí Starknet también aporta una solución: funciona como un compresor. Agrupa miles de firmas seguras contra cuántica (muy “pesadas”) en una única prueba compacta que Bitcoin sí puede procesar eficientemente.

De este modo, Starknet no cambia las reglas fundamentales de Bitcoin, pero sí ofrece la infraestructura necesaria para que las transacciones post-cuánticas sean viables y económicas, sin saturar la red principal.

✅ Conclusión: del miedo al futuro cuántico a una oportunidad de evolución

La posibilidad de que las computadoras cuánticas actúen como rayos X sobre la seguridad criptográfica actual es real. Sistemas que hoy se consideran prácticamente irrompibles pueden quedar expuestos si se ignora este cambio de paradigma.

Sin embargo, el mensaje para quien mira desde fuera del ecosistema cripto no tiene por qué ser apocalíptico. La situación puede resumirse en tres ideas:

1. La computación cuántica no es solo amenaza, también es catalizador: obliga a revisar y fortalecer las bases de la seguridad digital, impulsando el desarrollo de nuevas generaciones de algoritmos y protocolos.
2. Existe tiempo para adaptarse: aún no hay una computadora cuántica capaz de romper masivamente los sistemas actuales, y ya se están definiendo estándares post-cuánticos y estrategias de migración.
3. Soluciones como Starknet muestran cómo puede evolucionar Bitcoin:
   • Protegiendo activos en una capa basada en hashes y STARKs, considerada resistente a ataques cuánticos.
   • Aprovechando las billeteras inteligentes para actualizar cerraduras sin exigir operaciones complejas al usuario.
   • Actuando como un puente de escalabilidad que permite a Bitcoin verificar pruebas post-cuánticas sin comprometer su diseño conservador.

En lugar de ver el “problema cuántico” de Bitcoin como una sentencia, puede entenderse como una oportunidad histórica: la de reforzar la infraestructura financiera descentralizada para que no solo sobreviva a la era cuántica, sino que salga de ella más sólida, escalable y preparada para las próximas décadas de innovación.