Desafios da segurança na era quântica

Por Guilherme Cartier

É notável o avanço tecnológico no campo da engenharia e ciência da computação ao longo dos anos. Na época de sua concepção, os primeiros computadores eram usados principalmente para fins científicos, e não era possível vislumbrar com muita clareza o que isso significaria para a humanidade nas décadas seguintes. Desde então, a computação clássica, essa simples combinação de zeros e uns, foi capaz de feitos extraordinários, como nos levar a lua.

Hoje, a abrangência da tecnologia é tão significativa em nossas vidas, que não podemos deixar de imaginar o que uma nova era da computação traria. A verdade é que estamos à beira de uma revolução, os computadores quânticos já são uma realidade, e com eles, novos desafios e oportunidades nos aguardam. Talvez, um dos maiores desafios, além dos desafios físicos, seja o da segurança da informação.

Um computador quântico é uma máquina que se baseia em princípios da física quântica para funcionar. Diferentemente dos computadores clássicos, que manipulam a corrente elétrica para simbolizar os bits que realizarão os cálculos, os computadores quânticos utilizam a orientação de partículas, como os elétrons, para formar seus bits, denominados “quantum bits” ou “qubit”.

De acordo com o princípio da superposição de física quântica, um mesmo qubit pode usufruir dos dois estados ao mesmo tempo (zero e um), aumentando exponencialmente o poder computacional da máquina e fazendo com que certas tarefas, hoje realizadas com extremo esforço pelos computadores tradicionais, sejam simples para computadores quânticos.

Uma das tarefas triviais para um computador quântico é, por exemplo, descobrir os fatores primos de um número inteiro. Em 1994, o matemático Peter Shor desenvolveu um algoritmo que era capaz de descobrir os fatores primos de um número inteiro em uma velocidade expressivamente maior do que um computador tradicional, sendo que naquela época, computadores quânticos estavam presentes apenas no mundo teórico. Mas, afinal, qual seria a aplicação prática desta tarefa?

Em matemática, um número primo é aquele que é divisível apenas por 1 e por ele mesmo. Segundo o Teorema Fundamental da Aritmética, todo número inteiro positivo e maior que 1 pode ser representado por uma combinação única de fatores primos. Fatorar um número pequeno é uma tarefa relativamente simples e não deve levar mais do que alguns minutos com lápis e papel.

Para números grandes, com centenas de dígitos, mesmo centenas de computadores clássicos trabalhando em paralelo levariam anos para executar esta tarefa. Devido a essa dificuldade, algoritmos de criptografia como o Rivest-Shamir-Adleman (RSA), altamente utilizados nos dias de hoje, fazem uso de números primos para criptografar mensagens de maneira segura utilizando-se de um par de chaves, uma pública que é conhecida por todos e uma privada que é mantida em sigilo e que é usada para decifrar a mensagem que foi criptografada pela chave pública.

Com o advento dos computadores quânticos, que conseguiriam aplicar o algoritmo de Shor de maneira muito mais rápida para descobrir os fatores primos de um número, estaria em xeque a segurança e eficiência dos algoritmos mais utilizados da atualidade como o RSA, restando a eles a obsolescência.

Felizmente nem tudo está perdido. Apesar dos computadores quânticos já existirem, ainda não existe um capaz de oferecer risco à eficácia dos algoritmos de criptografia hoje considerados seguros. Além disso, já existem estudos voltados para a criptografia pós-quântica para que, quando essa era finalmente chegar, o risco já tenha sido mitigado.

Por fim, algoritmos existentes hoje como o Secure Hash Algorithm (SHA-2), que é a base de criptomoedas como o Bitcoin e de protocolos de segurança muito utilizados como PGP, SSH, SSL, TLS e IPsec, ainda permanecem seguros contra computadores quânticos.

De qualquer forma, não importando o caminho que percorrermos até a chegada desta nova era, podemos ter certeza de que a segurança será priorizada.

Guilherme Cartier é Production Support Analyst (PSA) na conta The Hartford, com 5 anos de experiência em tecnologia de informação

Origem: IBM

Marcelo Peres

mpperes@guiadocftv.com.br

Guia do CFTV

 

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