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Criptografía Cuántica Segura


Course
Jorge Alberto Osorio
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Curso integral y práctico que guía al estudiante desde los fundamentos de la mecánica cuántica hasta las implementaciones reales de la criptografía cuántica segura, abordando protocolos, desafíos tecnológicos y tendencias emergentes, con especial atención a la aplicabilidad inmediata y la integración con sistemas clásicos.

La criptografía cuántica ha pasado de ser una promesa teórica a una realidad tecnológica que está transformando la seguridad de las comunicaciones en el mundo digital. Este curso, diseñado para quienes ya cuentan con una base intermedia en tecnología o matemáticas, te lleva de la mano a través de cinco módulos cuidadosamente secuenciados. Partimos desde los principios esenciales de la mecánica cuántica —explicados con analogías sencillas y ejemplos cotidianos— para que comprendas el porqué de la seguridad cuántica más allá del mito, explorando los conceptos de superposición, entrelazamiento y el colapso de la función de onda. El segundo módulo desentraña cómo estas propiedades permiten la generación de números verdaderamente aleatorios y la codificación de información usando qubits, sentando las bases para entender la medición cuántica y sus implicaciones prácticas en la protección de datos. El tercer módulo compara críticamente el cifrado clásico con el cuántico, presentando en profundidad los protocolos BB84 y E91, y cómo la distribución cuántica de claves (QKD) aprovecha las leyes de la física para garantizar la seguridad. En el cuarto módulo, aterrizamos en la realidad: analizamos amenazas reales, ataques plausibles en canales cuánticos y cómo los sistemas actuales enfrentan estos desafíos. Se presentan ejemplos de implementaciones de QKD en redes modernas, se discuten las limitaciones técnicas y el reto de integrar la tecnología cuántica con infraestructuras clásicas. El curso culmina con un panorama hacia el futuro: criptografía post-cuántica, el papel de las computadoras cuánticas en el criptoanálisis, normativas internacionales, aspectos éticos y las tendencias más recientes en el área. A lo largo de cada módulo, se privilegia la acción inmediata: ejercicios prácticos, herramientas gratuitas y casos reales para que puedas aplicar lo aprendido desde el primer día. Con un enfoque en la claridad, la aplicabilidad y la profundidad sin complejidad innecesaria, este curso te prepara para enfrentar los retos de la seguridad cuántica en el mundo real y anticipar la evolución de la criptografía en la próxima década.

Here is the course outline:

1. Puertas de Entrada a la Criptografía Cuántica

Este módulo introductorio sienta las bases conceptuales y motivacionales: revisa los fundamentos de la mecánica cuántica, los principios de superposición y entrelazamiento, la noción de qubit y la diferencia esencial entre el cifrado clásico y el cuántico, destacando por qué la seguridad en este campo se apoya en leyes físicas inquebrantables.

Bienvenida.
De la física clásica a la cuántica: fundamentos para una nueva seguridad
Superposición, entrelazamiento y el poder del qubit
Seguridad grabada en la naturaleza: por qué la criptografía cuántica es inviolable
Ensayo Integrador: Puertas de Entrada a la Criptografía Cuántica
Quiz: Puertas de Entrada a la Criptografía Cuántica
Proyecto Integrador: Del Bit Clásico al Qubit — Demostrando la Inviolabilidad de la Criptografía...

2. Herramientas Cuánticas para la Generación y Medición Segura

Profundiza en los procesos de colapso de la función de onda y la medición cuántica, explica cómo se obtienen números verdaderamente aleatorios y analiza los principales ataques y retos tecnológicos que enfrenta la comunicación cuántica segura.

Medir es transformar: colapso de la función de onda y medición cuántica
Azar certificado: generación cuántica de números verdaderamente aleatorios
Amenazas y límites: ataques en canales cuánticos y desafíos tecnológicos actuales
Ensayo Integrador: Herramientas Cuánticas para la Generación y Medición Segura
Quiz: Herramientas Cuánticas para la Generación y Medición Segura
Proyecto Integrador: Evaluación y Fortalecimiento de la Seguridad en Sistemas de Comunicación Cu...

3. Protocolos de Distribución Cuántica de Claves

Explora en detalle los protocolos BB84 y E91, la arquitectura general de la Distribución Cuántica de Claves (QKD) y casos de implementación práctica, evaluando su robustez frente a ataques y sus requisitos de infraestructura.

BB84: el protocolo que inauguró la distribución cuántica de claves
E91: entrelazamiento al servicio de la clave compartida
De laboratorio a la red: implementaciones, ataques y lecciones aprendidas
Ensayo Integrador: Protocolos Cuánticos de Distribución de Claves y su Implementación Real
Quiz: Protocolos de Distribución Cuántica de Claves – Principios, Protocolos y Desafíos Reales
Proyecto Integrador: Diseño, Evaluación e Implementación de un Sistema QKD Seguro

4. Integración y Resiliencia en Infraestructuras Mixtas

Presenta cómo combinar redes cuánticas y clásicas, las soluciones de criptografía post-cuántica y el impacto de las computadoras cuánticas en el criptoanálisis, abordando también estándares, normativas, ética y privacidad.

Redes híbridas: integrar infraestructuras clásicas y cuánticas sin perder seguridad
Computadoras cuánticas y criptoanálisis: la respuesta post-cuántica
Normativas, ética y privacidad: reglas del juego en la era cuántica
Ensayo Integrador: Desafíos, Soluciones y Responsabilidad en la Integración de Criptografía Cuán...
Quiz: Integración, Resiliencia y Despliegue Responsable en Infraestructuras Cuánticas
Proyecto Integrador: Estrategia de Seguridad Cuántica y Clásica en una Red Crítica

5. Panorama y Futuro de la Criptografía Cuántica Segura

Módulo de cierre que sintetiza los aprendizajes, revisa las tendencias emergentes más relevantes y traza una hoja de ruta para mantenerse actualizado y aplicar las mejores prácticas en los próximos años.

Panorama actual: tendencias que están redefiniendo la criptografía cuántica
Horizonte 2030: aplicaciones, mercados y oportunidades profesionales
Hoja de ruta personal: cómo mantenerse actualizado y liderar la innovación
Ensayo de Síntesis: Preparándote para Liderar la Criptografía Cuántica Segura en la Próxima Década
Quiz: Tendencias Emergentes y Hoja de Ruta Profesional en Criptografía Cuántica Segura
Proyecto Final: Hoja de Ruta Profesional y Aplicación Práctica en Criptografía Cuántica Segura
Glossary
Study guide
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