Glosario de computación cuántica

Definiciones cortas y en español claro. Cuando un término necesita más espacio, enlazamos el artículo que lo explica bien.

Agilidad criptográfica (crypto-agility): Capacidad de cambiar algoritmos, tamaños de llave o librerías criptográficas sin reescribir las aplicaciones. Los sistemas que tienen RSA o curvas elípticas metidos en el código son los más lentos de migrar, por eso la agilidad es una meta de diseño en cualquier programa de PQC.
Algoritmo de Grover: Algoritmo de búsqueda que Lov Grover publicó en 1996: encuentra un elemento entre N posibilidades en unos raíz de N pasos. Contra cifrados simétricos reduce en teoría a la mitad la longitud efectiva de la llave, por eso se recomienda AES-256. No rompe AES ni SHA-2.
Algoritmo de Shor: Algoritmo cuántico que Peter Shor publicó en 1994 para factorizar números grandes y calcular logaritmos discretos exponencialmente más rápido que cualquier método clásico conocido. En una computadora cuántica grande y tolerante a fallos rompería RSA, Diffie-Hellman y la criptografía de curva elíptica. Ninguna máquina actual se acerca al tamaño necesario para usarlo contra llaves reales.
Algoritmos inspirados en la cuántica: Algoritmos clásicos que toman ideas de la computación cuántica, como las redes tensoriales o la búsqueda tipo recocido, y corren en hardware normal. A veces resuelven el problema lo bastante bien como para que no haga falta una computadora cuántica, y ese también es un resultado válido de un proyecto cuántico.
Aprendizaje automático cuántico (QML): Investigación que usa circuitos cuánticos como modelos o subrutinas de machine learning. Los resultados son, sobre todo, experimentos pequeños, y cargar grandes volúmenes de datos clásicos en un computador cuántico sigue siendo un cuello de botella serio. Desconfía de las promesas de aceleración práctica.
Átomos neutros: Cúbits guardados en átomos sin carga, ordenados en arreglos por haces láser llamados pinzas ópticas. Trabajan en este enfoque QuEra, Pasqal y Atom Computing. Escala bien a arreglos grandes, y los átomos se pueden mover para cambiar qué cúbits interactúan.
CBOM (inventario criptográfico): Cryptographic bill of materials: inventario de la criptografía que usan tu software y tus sistemas, con algoritmos, longitudes de llave, certificados y librerías, y dónde está cada uno. El estándar CycloneDX soporta CBOM. Armarlo suele ser el primer paso de una evaluación de preparación cuántica.
Circuito cuántico: Secuencia de compuertas cuánticas aplicadas a un conjunto de cúbits y seguida de mediciones. Es la forma estándar de escribir un programa para una computadora cuántica de compuertas. La profundidad del circuito queda limitada por el tiempo que los cúbits mantienen la coherencia.
CNSA 2.0: La Commercial National Security Algorithm Suite 2.0 de la NSA, anunciada en septiembre de 2022, que fija los algoritmos resistentes a la cuántica para los sistemas de seguridad nacional de Estados Unidos (entre ellos ML-KEM-1024 y ML-DSA-87). Define plazos por tipo de sistema, con 2035 como meta para la transición completa. La sienten primero los proveedores de gobierno.
Código de superficie (surface code): Código de corrección de errores que ordena los cúbits físicos en una cuadrícula 2D, donde cada cúbit solo interactúa con sus vecinos. Tolera tasas de error físico relativamente altas y por eso lo usan Google y otros. Su costo es la sobrecarga: un cúbit lógico puede requerir cientos de cúbits físicos o más.
Compuerta cuántica: Operación que cambia el estado de uno o más cúbits, el equivalente cuántico de una compuerta lógica. Dos ejemplos comunes son la compuerta Hadamard, que crea superposición, y la CNOT, que puede entrelazar dos cúbits.
Computación cuántica fotónica: Computación cuántica que usa partículas de luz (fotones) como cúbits. Buena parte de los componentes funciona a temperatura ambiente o cerca, y los fotones viajan bien por fibra, pero hacer que interactúen de forma confiable es difícil. PsiQuantum y Xanadu siguen este camino.
Computación híbrida cuántico-clásica: Flujo de trabajo en el que los computadores clásicos hacen la mayor parte del trabajo y llaman a un procesador cuántico para pasos puntuales, a menudo en un ciclo. Casi toda aplicación cuántica práctica hoy es híbrida. Para probar una con tus propios datos, lo usual es una prueba de concepto cuántica híbrida.
Corrección de errores cuánticos: Técnicas que reparten la información de un cúbit entre varios cúbits físicos y detectan errores sin medir directamente los datos. Es el único camino conocido para correr algoritmos largos como el de Shor. En diciembre de 2024, el chip Willow de Google mostró que la tasa de error bajaba a medida que el código crecía.
Cosechar ahora, descifrar después (harvest now, decrypt later): Ataque en el que alguien graba hoy tráfico cifrado y lo guarda hasta que una computadora cuántica pueda romper el intercambio de llaves. Convierte la amenaza cuántica en un problema actual para datos que deben seguir siendo secretos muchos años, como los de banca y finanzas, salud o gobierno.
Criptografía basada en retículos: Criptografía construida sobre problemas difíciles en cuadrículas de puntos de muchas dimensiones (retículos), como Learning With Errors. No se conoce ningún algoritmo cuántico que los resuelva de forma eficiente. ML-KEM, ML-DSA y FN-DSA se basan en retículos.
Criptografía poscuántica (PQC): Criptografía de llave pública diseñada para resistir ataques de computadores clásicos y cuánticos, que corre en el hardware de hoy. El NIST publicó sus tres primeros estándares (FIPS 203, 204 y 205) el 13 de agosto de 2024. Para la mayoría de las organizaciones, adoptarlos es una migración a criptografía poscuántica de varios años.
CRQC (computadora cuántica criptográficamente relevante): Una computadora cuántica lo bastante grande y confiable para romper RSA o criptografía de curva elíptica con el algoritmo de Shor. Hoy no existe ninguna. Las estimaciones de cuándo podría aparecer varían mucho, y por eso los gobiernos fijan plazos de migración en lugar de esperar una fecha.
Cúbit (qubit): La unidad básica de información cuántica. Un bit clásico vale 0 o 1; un cúbit puede estar en una combinación de ambos hasta que lo mides, y al medirlo siempre obtienes 0 o 1.
Cúbit físico: Un cúbit real de hardware: un circuito superconductor, un ion atrapado, un átomo neutro o un fotón. Los cúbits físicos tienen ruido, así que el número de cúbits de un fabricante dice poco si no viene con sus tasas de error.
Cúbit lógico: Un cúbit codificado sobre muchos cúbits físicos mediante corrección de errores, con una tasa de error mucho menor que la de cualquier cúbit físico. Los algoritmos útiles tolerantes a fallos van a necesitar cientos o miles de cúbits lógicos.
Cúbit topológico: Un tipo de cúbit propuesto que guarda la información en propiedades globales de un estado exótico de la materia, lo que en teoría lo haría resistente al ruido local. Microsoft presentó su chip Majorana 1 en febrero de 2025, pero los físicos siguen debatiendo si contiene cúbits topológicos funcionales.
Cúbits superconductores: Cúbits hechos con pequeños circuitos superconductores enfriados cerca del cero absoluto (unos 10 a 20 milikelvin) en un refrigerador de dilución. Los usan IBM, Google y Rigetti. Sus compuertas son rápidas, pero la coherencia dura poco y escalar el cableado y el enfriamiento es difícil.
CUDA-Q: Plataforma de código abierto de NVIDIA para programar aplicaciones híbridas cuántico-clásicas en Python o C++. Corre circuitos en simuladores acelerados por GPU y en QPU de varios fabricantes.
Decoherencia: Pérdida del estado cuántico de un cúbit por su interacción con el entorno: calor, vibraciones, campos electromagnéticos. Es la razón principal por la que las máquinas actuales cometen errores y solo pueden correr circuitos cortos.
Día Q (Q-Day): Nombre informal del día en que exista una CRQC y se pueda romper el cifrado de llave pública actual. Nadie sabe cuándo será, y quizá no se anuncie en público. Los datos cosechados antes de ese día quedan legibles después.
Entrelazamiento: Correlación entre cúbits sin equivalente clásico: el estado del grupo no se puede describir cúbit por cúbit. Medir uno de los cúbits entrelazados te dice algo sobre los demás, pero no permite enviar información más rápido que la luz.
Fidelidad: Qué tan cerca está una operación o un estado del ideal, expresado normalmente como porcentaje. Una fidelidad de 99,9 % en compuertas de dos cúbits equivale a más o menos un error cada mil operaciones. Diferencias pequeñas en fidelidad deciden qué tan profundo puede ser un circuito.
FN-DSA (FIPS 206): Algoritmo de firma poscuántica basado en Falcon que el NIST está estandarizando como FIPS 206. Sus firmas son más pequeñas que las de ML-DSA, pero la firma usa muestreo en punto flotante que es difícil de implementar de forma segura. Conviene planearlo y probarlo, aunque todavía no es un estándar final.
Generador cuántico de números aleatorios (QRNG): Dispositivo que produce números aleatorios a partir de un proceso cuántico, como el comportamiento de fotones, en lugar de un algoritmo. Ya se vende de forma comercial y está en algunos productos de seguridad y teléfonos.
HQC (Hamming Quasi-Cyclic): Algoritmo de encapsulamiento de llaves basado en códigos correctores de errores que el NIST seleccionó en marzo de 2025 como respaldo de ML-KEM. Como usa matemáticas distintas a las de los retículos, ofrece una alternativa si aparece una debilidad en ML-KEM.
Intercambio de llaves híbrido: Intercambio de llaves que combina un algoritmo clásico y uno poscuántico, de modo que la conexión sigue segura mientras cualquiera de los dos resista. El ejemplo más usado es X25519MLKEM768 en TLS 1.3, que Chrome ya trae activado por defecto y que Cloudflare soporta.
Interferencia: La forma en que las amplitudes de los estados cuánticos se suman o se cancelan, como las ondas. Los algoritmos cuánticos se diseñan para que las respuestas incorrectas se cancelen y la correcta se refuerce antes de medir.
Iones atrapados: Cúbits guardados en átomos con carga eléctrica, suspendidos con campos electromagnéticos y controlados con láseres. Los fabrican Quantinuum e IonQ. Tienen tiempos de coherencia largos y fidelidades altas, con compuertas más lentas que los superconductores.
Medición: Leer un cúbit. Devuelve un 0 o un 1 clásico y destruye la superposición. Como cada ejecución da una sola muestra, un programa cuántico suele correrse miles de veces (shots) para estimar la distribución de resultados.
ML-DSA (FIPS 204): Algoritmo de firma digital basado en retículos modulares, el estándar principal del NIST para firmas poscuánticas. Se basa en CRYSTALS-Dilithium y se publicó como FIPS 204 el 13 de agosto de 2024. Sus firmas y llaves son más grandes que las de RSA o ECDSA, lo que afecta certificados y protocolos.
ML-KEM (FIPS 203): Mecanismo de encapsulamiento de llaves basado en retículos modulares, el estándar principal del NIST para acordar llaves resistentes a ataques cuánticos. Se basa en CRYSTALS-Kyber y se publicó como FIPS 203 el 13 de agosto de 2024, con tres niveles: ML-KEM-512, ML-KEM-768 y ML-KEM-1024.
NISQ (cuántica ruidosa de escala intermedia): Término que John Preskill propuso en 2018 para las computadoras cuánticas actuales: de decenas a unos pocos miles de cúbits físicos, sin corrección de errores completa. Sirven para investigación y experimentos, pero ningún algoritmo NISQ ha superado todavía a los métodos clásicos en un problema de negocio real.
NIST IR 8547: Informe del NIST, publicado como borrador en noviembre de 2024, que propone un calendario de transición a criptografía poscuántica. Declararía obsoletos los algoritmos vulnerables a la cuántica, como RSA y curva elíptica con seguridad de 112 bits, después de 2030 y los prohibiría después de 2035.
QAOA (algoritmo cuántico de optimización aproximada): Algoritmo híbrido que Farhi, Goldstone y Gutmann presentaron en 2014 para problemas de optimización combinatoria, como rutas o programación de turnos. Un optimizador clásico ajusta los parámetros de un circuito cuántico corto. Todavía no ha mostrado una ventaja clara frente a los solucionadores clásicos en problemas reales de logística y transporte.
Qiskit: El kit de desarrollo de software cuántico de código abierto de IBM, escrito principalmente en Python. Con él construyes circuitos, los corres en simuladores o en hardware cuántico de IBM y trabajas con algoritmos y herramientas de mitigación de errores.
QKD (distribución cuántica de claves): Método para que dos partes compartan una llave de cifrado usando estados cuánticos de la luz: si alguien intenta espiar, altera esos estados y se puede detectar. El protocolo más conocido es BB84 (1984); requiere hardware dedicado y tiene límites de distancia, y la NSA no lo recomienda para sistemas de seguridad nacional, donde prefiere la criptografía poscuántica. Se discute sobre todo en telecomunicaciones.
QPU (unidad de procesamiento cuántico): El chip o dispositivo que contiene los cúbits y ejecuta las operaciones cuánticas. En la práctica funciona como acelerador junto a CPU y GPU, que preparan los circuitos y procesan los resultados.
Recocido cuántico (quantum annealing): Tipo de computación cuántica pensado para optimización: la máquina parte de un estado simple y evoluciona despacio hacia el estado de menor energía del problema que codificas. D-Wave fabrica equipos comerciales de este tipo. No son de propósito general y no pueden correr el algoritmo de Shor.
Sensores cuánticos: Uso de sistemas cuánticos para medir campos magnéticos, gravedad, tiempo o aceleración con muchísima precisión. Están más cerca del uso comercial que la computación cuántica, con aplicaciones en navegación, imágenes médicas y exploración minera.
Simulación cuántica: Usar una computadora cuántica para modelar moléculas, materiales u otros sistemas cuánticos que son costosos de simular con métodos clásicos. Es la aplicación temprana más probable, con interés en fármacos, baterías y catalizadores. Mira cómo aplica en salud y farmacéutica.
SLH-DSA (FIPS 205): Algoritmo de firma digital sin estado basado en funciones hash, publicado como FIPS 205 el 13 de agosto de 2024 a partir de SPHINCS+. Su seguridad depende solo de funciones hash, una apuesta conservadora, pero sus firmas son grandes y lentas de generar. Sirve de respaldo por si los esquemas de retículos se debilitan.
Superposición: Estado de un cúbit que combina 0 y 1 con ciertas amplitudes, y esas amplitudes fijan la probabilidad de cada resultado al medir. La superposición sola no hace rápido a un computador cuántico: el algoritmo necesita interferencia para convertirla en una respuesta útil.
Supremacía cuántica: Término que John Preskill propuso en 2012 para una computadora cuántica que hace una tarea, útil o no, que ninguna clásica puede hacer en un tiempo razonable. Google la reclamó en 2019 con su procesador Sycamore de 53 cúbits en una tarea de muestreo aleatorio. Hoy muchos investigadores prefieren hablar de ventaja cuántica.
Teorema de Mosca: Regla práctica que propuso Michele Mosca: si x es el tiempo que tus datos deben seguir secretos, y es lo que tardará tu migración y z es el tiempo hasta que exista una CRQC, tienes un problema cuando x + y es mayor que z. Convierte una amenaza incierta en una decisión de planeación.
Tiempo de coherencia: Cuánto dura un cúbit en su estado cuántico antes de que la decoherencia lo dañe. Varía mucho según la tecnología: microsegundos en cúbits superconductores, segundos o más en iones atrapados. En la práctica importa cuántas compuertas caben en esa ventana.
Tolerancia a fallos: Capacidad de un computador cuántico de correr cálculos tan largos como haga falta porque la corrección de errores elimina los errores más rápido de lo que se acumulan. Ninguna máquina es tolerante a fallos hoy; es la meta declarada de todas las hojas de ruta de hardware.
Ventaja cuántica: Cuando una computadora cuántica resuelve un problema útil más rápido, más barato o con más precisión que el mejor método clásico. Muchos anuncios terminan rebatidos por algoritmos clásicos mejores, así que tómalos como provisionales hasta que otros los reproduzcan. Buscar dónde podría aparecer primero en tu empresa es el objetivo del descubrimiento de casos de uso cuánticos.
Volumen cuántico: Métrica de un solo número creada por investigadores de IBM que combina cantidad de cúbits, fidelidad de compuertas y conectividad. Mide el circuito cuadrado más grande (mismo ancho y profundidad) que la máquina corre de forma confiable. Sirve para comparar equipos, no para predecir el desempeño en una aplicación concreta.
VQE (solucionador variacional de autovalores): Algoritmo híbrido, demostrado por primera vez en 2014, que estima la energía más baja de una molécula o un material. La computadora cuántica prepara un estado de prueba, la clásica lo ajusta y el ciclo se repite. Es uno de los algoritmos más estudiados para química en hardware NISQ.

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