sábado, 24 de enero de 2009

Criptografía (X)

Nos dejamos a los Polacos catalogando todas las posibles posiciones de los modificadores (105.456). Cuando terminaron esta tarea Rejewski se dedicaba a trazar las cadenas que obtenía de las 6 primeras letras duplicadas de los mensajes. Una vez tenía el número de conexiones de cada par de letras sólo tenía que ir al catálogo y buscar las posiciones de los modificadores utilizados en ese mensaje. Pero todavía tenía que encontrar las posiciones del clavijero para obtener la clave, aunque esto le resultó bastante fácil.
Tecleaba el mensaje cifrado en la máquina sin conectar ningún clavijero, obteniendo con esto un montón de letras aparentemente al azar, pero en el cual se podía reconocer algunas palabras. Por ejemplo enmedio de todo aquello podía aparecer la siguiente cadena: rregalemosabelrin, que podría ser llegaremosaberlin pero con las letras R y L intercambiadas. Mediante otros grupos de letras identificaba los otros 5 pares de letras intercambiados.
Ahora ya disponía de la clave del día y podía descifrar el mensaje. Mediante el método de Rejewski la imposibilidad de descifrar la enigma dedicando más tiempo que la edad del universo quedaba reducida a pocas horas.
Las comunicaciones secretas alemanas quedaban al descubierto y aunque no estaban en guerra, los polacos pudieron respirar más tranquilos sabiendo que podían conocer los planes de invasión con anterioridad y estar preparados.
Aunque así leído parace obvio y un trabajo sencillo, el logro de Rejewski es uno de los grandes logros del criptoanálisis, que requirió de un inmenso esfuerzo intelectual al alcance de muy pocos.
Mas adelante los alemanes modificaron ligeramente el sistema de transmisión de mensajes, con lo que el libro de cadenas de Rejewski dejó de ser válido, pero se las apañó para crear una versión mecanizada del mismo, con la cual era capaz de probar todas las posiciones rápidamente hasta descubrir la correcta.
Las bombas (llamadas así posiblemente por el sonido que hacían probando las combinaciones) eran 6 máquinas enigma modificadas trabajando en paralelo, cada una con una disposición de modificadores, que podían encontrar la clave del día en un par de horas.
Durante la mayor parte de la década de los 30 los polacos se dedicaron incansablemente a descifrar los mensajes alemanes, hasta que a finales de 1938 se aumentó la seguridad de la Enigma aportando dos modificadores más a la máquina, con lo cual en lugar de tener 3 modificadores que se podían colocar de 6 maneras diferentes, ahora había 5 modificadores que subían la cifra a 60 disposiciones.
Rejewski debía ahora calcular los cableados internos de estos 2 nuevos modificadores, y tenía que construir 10 veces más bombas para que cada una representara una disposición. El coste para su construcción era más de 10 veces el presupuesto del Buiro. La cosa fue a peor pues al mes siguiente el número de clavijeros pasó de 6 a 10, eran 20 las letras intercambiadas y la busqueda de secuencias con cierto sentido ya no era posible. Con estas modificaciones el número de claves ascendió a 159.000.000.000.000.000.000 (159 trillones). Antes de las modificaciones era de 10.000 billones.
La estrategía alemana se basaba en el Blitzkrieg de Hitler, lo que resumiendo es un ataque relámpago, gracias a las comunicaciones inmediatas a través de la Enigma, con tanques, aviones y tropas todas funcionando al unísono.
Ahora los polacos no podían descifrar la enigma...y el atque alemán parecía inminente.
El jefe de la inteligencia polaco Langer decidió compartir con los aliados lo que sabían de la enigma, confiando que Inglaterra y Francia podrían continuar el avance de la desencriptación de Enigma. Los expertos ingleses y franceses quedaron asombrados de la historia de Rejewsky y su trabajo. Langer les ofreció toda la información y junto con ella dos réplicas de la enigma y planos para la construcción de las bombas.
Dos semanas después Hitler invadió Polonia. Leer más...

domingo, 18 de enero de 2009

El Grafeno

Bajo este nombre se esconde uno de los materiales del futuro cercano, pero ¿qué es y para que sirve?
El grafeno es una fina lámina cuyo espesor es de un átomo, compuesta totalmente por carbono. Si tenemos una malla de atomos de carbono unidos entre ellos como un panal de abejas y la enrollamos formando una bola, tenemos un fullereno, si la malla la enrollamos formando un cilindro tenemos un nanotubo, si tenemos muchas mallas unas sobre otras tenemos grafito y si sólo tenemos una malla extendida entonces tenemos grafeno.
Estos panales de carbono extendido presentan unas propiedades físicas que han atraído desde hace unos pocos años a los investigadores.
Sus cualidades más importantes son las siguientes...

* Los electrones que se mueven en el “panal” formado por celdas hexagonales con átomos de carbono en los vértices, debido a la interacción con esta red, se comportan como cuasipartículas sin masa llamadas fermiones de Dirac, que se mueven a una velocidad constante independientemente de su energía (como ocurre con la luz), en este caso a unos 106 m/s. La importancia del grafeno en este aspecto consiste en estudiar experimentalmente este comportamiento, que había sido predicho hace más de 50 años de manera teórica.
* El grafeno presenta un efecto llamado efecto Hall cuántico, por el cual la conductividad perpendicular a la corriente toma valores discretos (y ninguno entre ellos), permitiendo esto medirla con una precisión increíble. Otros semiconductores presentan este efecto a temperaturas muy bajas, pero únicamente el grafeno lo mantiene a temperatura ambiente. Esta propiedad lo convierte en un semiconductor de extraordinaria calidad: esta cuantización significa que la conductividad del grafeno nunca puede ser cero (su valor mínimo depende de la constante de Planck y la carga del electrón).
* Debido a las propiedad anteriores, los electrones del grafeno pueden moverse libremente por toda la lámina y no quedarse aislados en zonas de las que no pueden salir (efecto llamado localización de Anderson, y que es un problema para sistemas bidimensionales con impurezas).

En resumen, todo esto es que el grafeno es un semiconductor que a incluso a escala nanométrica y temperatura ambiente presenta propiedades que ningún otro semiconductor tiene, con lo cual se pueden crear dispositivos electrónicos a escalas nanométricas sin que se vean influidos por ejemplo por la radiación cósmica que nos bombardea continuamente y que es la causante de que la tecnología basada en silicio tienda a desaparecer, pues el silicio a escala nanométrica es inestable.

Ahora sabemos también que es el material más fuerte conocido, con lo que también se abre un abanico de otros posibles usos a parte del electrónico.

La forma de producir grafeno es de chiste: cojemos un trozo microscópico de grafito, lo frotamos sobre un chip de silicio, con lo cual depositamos cientos de láminas superpuestas de carbono. Lo separamos del silicio con ácido y las capas de láminas las separamos con cinta adhesiva. Si, con cinta normal y corriente. Se coloca el material entre dos cintas y luego se estira, así repetidamente se van separando las capas hasta que tenemos capas de 1 átomo de grosor.
Claro, este no es el proceso que se usa habitualmente, aunque seguro que algún que otro becario tragó con el trabajito al principio.

¿Cuánto tiempo pasará hasta que tengamos este material en todos nuestros móviles, televisores, ordenadores, cámaras, etc...? Leer más...