Um tipo radicalmente diferente de tecnologia de computação em desenvolvimento, conhecido como computação quântica, poderia, em teoria, decodificar comunicações seguras e comprometer comunicações militares, infraestrutura crítica e transações financeiras, alerta o governo federal.
O governo Biden publicou recentemente um Memorando de Segurança Nacional sobre computação quântica que alerta para as consequências do desenvolvimento de computadores quânticos “capazes de quebrar grande parte da criptografia de chave pública usada em sistemas digitais nos Estados Unidos e em todo o mundo”.

As consequências, diz ele, podem "comprometer as comunicações civis e militares, minar os sistemas de supervisão e controle de infraestrutura crítica e derrotar os protocolos de segurança para a maioria das transações financeiras baseadas na Internet".

Os computadores quânticos empregam uma abordagem de computação fundamentalmente diferente das existentes agora, usando as leis da mecânica quântica – um ramo da física que descreve o movimento e a interação de partículas subatômicas – para armazenar informações e resolver problemas complexos demais para os computadores atuais. Computadores quânticos existem atualmente, mas têm habilidades limitadas.

Peter Love, professor do Departamento de Física e Astronomia e do Departamento de Ciência da Computação, concentra sua pesquisa em computação quântica. Ele faz parte de um centro chamado Quantum Systems Accelerator (QSA), que busca criar a próxima geração de computadores quânticos e aplicá-los ao estudo de alguns dos problemas mais desafiadores da física, química, ciência dos materiais e muito mais.

Tufts Now conversou com ele sobre o Memorando de Segurança Nacional e os riscos potenciais para proteger as comunicações que os computadores quânticos podem representar no futuro.

Tufts Now:Quando você acha que esses computadores quânticos podem ser desenvolvidos e colocados online? Começaria com os governos tendo essa capacidade primeiro?

Peter Love:A visão sensata seria que levará mais de uma década até que essas máquinas estejam disponíveis – conservadoramente, várias décadas mais. Felizmente, existem aplicações mais interessantes, menores e mais benignas da computação quântica que podemos estudar ao longo do caminho, bem como outras tecnologias quânticas, como sensores e comunicações.

Como os computadores quânticos funcionam muito mais rápido do que os computadores atuais para descriptografar comunicações anteriormente seguras?

Essa é uma questão profunda e aberta no campo. Não temos uma boa compreensão geral de como a aceleração quântica em computadores convencionais é alcançada e geralmente não entendemos quais problemas são passíveis de aceleração quântica. Isso não deve surpreender, pois não temos uma boa imagem conceitual da própria mecânica quântica em termos dos conceitos clássicos usados ​​para definir a maioria dos problemas computacionais.

Mas o que temos é um pequeno número de exemplos absolutamente impressionantes do poder da computação quântica.

A criptografia de chave pública é usada na maioria das comunicações seguras na Internet. Funciona assim:suponha que eu tenha dois números grandes. Eu multiplico-os e digo-lhe a resposta. Você pode me dizer quais eram os dois números originais? A dureza desse problema garante a segurança do sistema de criptografia de chave pública mais utilizado.

Muitos exemplos de números que não podem ser fatorados existem apesar de grandes prêmios em dinheiro serem oferecidos. Em 1994, Peter Shor – então no Bell Labs, agora no MIT – publicou um algoritmo quântico que poderia fatorar esses grandes números, dado um computador quântico suficientemente grande. A maneira como esse algoritmo quântico funciona não tem relação com o funcionamento dos melhores algoritmos clássicos.

O que pode ser feito para garantir que comunicações seguras sejam possíveis quando um 'computador quântico criptoanaliticamente relevante', como é chamado no memorando, está funcionando?

Existem problemas que podem formar a base dos sistemas criptográficos, onde temos boas razões para acreditar que a computação quântica não os quebrará. O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia federal anunciou recentemente seus mais recentes candidatos. Eles estarão em uso muito antes de um grande "computador quântico criptoanaliticamente relevante" se tornar disponível.

No entanto, deve-se lembrar que existem arquivos presumivelmente grandes de sinais criptografados gravados que podem ser bastante interessantes de ler se pudermos descriptografá-los.

Finalmente, é importante lembrar que não há provas de que problemas de fatoração como os usados ​​em sistemas criptográficos RSA – comumente usados ​​para proteger comunicações – sejam um problema computacional difícil, mesmo para computadores convencionais. Quem sabe se os avanços na teoria dos números podem levar a um algoritmo de fatoração clássico eficiente que poderia tornar os sistemas RSA inúteis?

Portanto, a RSA nunca foi realmente segura nesse sentido muito estrito. A maioria das pessoas acredita que o RSA é seguro porque acredita que a fatoração é difícil, porque eles acham que os teóricos dos números são inteligentes e teriam encontrado um algoritmo se houvesse um. Mas isso não é uma prova matemática - é apenas uma aposta de que os teóricos dos números são tão inteligentes quanto pensam que são. + Explorar mais

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