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Supremacia quântica está chegando; Mas o que isso significa?

Supremacia quântica será tão significativa quanto a criação da Internet e empresas precisam começar a pensar em seus planos de migração quântica

Roger A. Grimes, CSO (EUA)

30/09/2019 às 10h25

Foto: Shutterstock

Parabéns! Você tem sorte de estar vivo durante o que pode ser o avanço mais importante da história da computação: o advento da supremacia quântica. Não se engane, esse evento é, pelo menos, tão significativo quanto a criação da Internet - e o que isso significa é emocionante e ameaçador, principalmente no que se refere à segurança.

O que é supremacia quântica?

Alguns dias atrás, a Fortune relatou que a Google, uma forte concorrente na corrida para tornar computadores quânticos utilizáveis, publicou temporariamente um trabalho de pesquisa em um site da NASA que falava sobre a supremacia quântica. Esse é o momento em que um computador quântico finalmente faz algo que um computador tradicional, binário e clássico não é capaz - seja uma demonstração de velocidade computacional sem precedentes ou a resolução de um problema de matemática que uma máquina convencional simplesmente não conseguiria resolver. O relatório do Google parece indicar que a companhia alcançou os dois feitos, pelo menos em partes: seu computador quântico conseguiu realizar em três minutos o que o computador mais rápido do mundo levaria 10 mil anos para fazer.

Em poucas horas o Google retirou o relatório do ar. Sim, isso pode significar que a gigante da tecnologia ainda não alcançou a supremacia quântica. Mas se o Google não tivesse realizado essa conquista, será que a companhia incluiria esses detalhes e depois teria ficado em silêncio sobre o assunto? Pesquisadores chineses, do Google e da IBM declararam publicamente que a supremacia quântica chegaria já neste ano. Meu palpite é que esse foi um lançamento acidental antes do estabelecimento de alguma estratégia de relações públicas discutida anteriormente.

Eu escrevi um livro sobre computação quântica e criptografia chamado "Cryptography Apocalypse", então entendo o segredo. Desde 1959, quando Richard Feynman falou sobre o uso das propriedades da mecânica quântica para promover um novo paradigma de computação, o mundo esperava o dia em que a supremacia quântica ocorreria. Agora, provavelmente chegou o momento. Entre outras coisas surpreendentes, o poder da computação quântica aproxima o dia em que a criptografia convencional em que todos confiamos não poderá mais nos proteger.

A quebra criptográfica

O desempenho da computação quântica para muitos problemas não é tão extraordinário. Existem muitos casos em que os computadores quânticos são mais lentos que os computadores tradicionais. Mas conhecemos dois tipos específicos de problemas em que os computadores quânticos se destacam.

Um tipo é chamado de pesquisas não estruturadas. Devido a um algoritmo quântico conhecido como algoritmo de Grover, os computadores quânticos fornecem uma aceleração quadrática em pesquisas não estruturadas. Mais relevante, reduz pela metade a proteção de chaves e hashes simétricos, enfraquecendo a segurança de proteção do AES-256 para AES-128, SHA2-256 para SHA2-128 e assim por diante. Qualquer pessoa que desejar ser protegida contra um ataque à computação quântica deve dobrar o tamanho das chaves de suas cifras e hashes simétricos.

O outro problema em que os computadores quânticos desfrutam de uma enorme vantagem está na solução de equações que usam números primos muito grandes em fórmulas matemáticas - no qual se baseia a maioria dos nossos algoritmos assimétricos modernos de chave pública. Em 1994, o físico quântico Peter Shor mostrou que esses tipos de problemas poderiam ser resolvidos em segundos ou minutos em um computador quântico. Nós apenas precisamos de qubits suficientes (bits quânticos).

O primeiro computador quântico em funcionamento chegou em 1998, quando uma máquina com apenas 2 qubits foi construída. Mas mesmo com 2 qubits, a equipe de computação quântica provou que o uso do algoritmo de Shor funcionaria em qualquer equação de número primo com o número certo de qubits estáveis. Desde então, todos os fabricantes de computadores quânticos vêm tentando adicionar qubits e estabilidade (correção de erros) às suas máquinas.

Estamos realmente na supremacia quântica?

Por muitos anos, os pesquisadores quânticos anunciavam publicamente cada avanço incremental que ocorria. Então, no ano passado, eles pararam de dar atualizações. Suponha que o Google tenha feito o que nenhuma outra empresa fez - aumentou significativamente a estabilidade dos qubits. Isso significa que outras empresas descobrirão como fazer o mesmo, se ainda não o fizeram. Não há como chegar à supremacia quântica e não estar significativamente mais adiante no caminho da criação de computadores quânticos mais poderosos.

Isso significa que HTTPS, TLS , WiFi, certificados digitais, cartões inteligentes, tokens de autenticação FIDO, criptomoedas e muito mais estão prestes a serem superados. Você pode supor que os governos estejam farejando e armazenando o tráfego de rede atualmente "protegido" dos adversários, esperando o dia em que possam ler os segredos dos outros. O anúncio da supremacia quântica do Google pode ser uma farsa ou prematuro, mas acredito que não. De qualquer forma, as empresas precisam começar a pensar seriamente em seus planos de migração quânticos.