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    A busca pela criptografia à prova de quantum deu um salto à frente


    Muitas das coisas que você faz online todos os dias são protegidas por criptografia, para que ninguém mais possa espioná-lo. Seus bancos e mensagens on-line para seus amigos provavelmente são criptografados, por exemplo – assim como os segredos do governo. Mas essa proteção está ameaçada pelo desenvolvimento de computadores quânticos, que ameaçam tornar inúteis os métodos modernos de criptografia.

    As máquinas quânticas funcionam de uma maneira fundamentalmente diferente dos computadores clássicos que usamos hoje. Em vez de usar o código binário tradicional, que representa informações com 0 0areia 1s, eles usam bits quânticos ou qubits. As propriedades incomuns dos qubits tornam os computadores quânticos muito mais poderosos para alguns tipos de cálculos, incluindo os problemas matemáticos que sustentam grande parte da criptografia moderna.

    “Os pesquisadores sabem há décadas que, se um computador quântico em larga escala puder ser construído, ele poderá fazer alguns cálculos bastante grandes que ameaçariam os sistemas de criptografia em que hoje dependemos para segurança”, diz Dustin Moody, matemático do NIST, EUA. Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia.

    Enquanto as máquinas quânticas ainda estão longe de serem capazes de quebrar a criptografia moderna, o NIST lançou uma competição em 2016 para desenvolver novos padrões de criptografia que serão mais à prova de quântica. A corrida é longa, com os vencedores a serem anunciados em 2022, mas na semana passada a organização anunciou que havia reduzido o campo inicial de 69 candidatos para apenas 15.

    Até agora, uma única abordagem da “criptografia pós-quantum” é responsável pela maioria dos finalistas: a criptografia baseada em treliça.

    Como funciona

    A criptografia de chave pública usa a matemática tradicional para codificar dados, desbloqueando-os apenas para aqueles que possuem a chave – ou podem descobrir. A criptografia baseada em treliça usa enormes grades com bilhões de pontos individuais em milhares de dimensões. Quebrar o código significa ir de um ponto específico para outro – o que é essencialmente impossível, a menos que você conheça a rota.

    Até a Agência de Segurança Nacional, a agência de espionagem dos EUA que há muito tempo alarmava a ameaça representada por computadores quânticos, recentemente expressou confiança em abordagens baseadas em treliça.

    No entanto, não é apenas o quão impenetrável ou complexa é a matemática que conta. As abordagens pós-quantum só funcionarão se puderem ser usadas em todos os locais em que a criptografia de alto nível será necessária. Por exemplo, o tamanho da chave necessária para descriptografar dados é importante: imagine o que será possível dentro de um equipamento médico com pouca memória e largura de banda severamente limitada. Se a matemática é tão complexa que abrir a fechadura exige uma chave massiva, a solução pode não passar no teste de usabilidade.

    Cinco dos candidatos pré-selecionados anunciados na semana passada usam abordagens de treliça que não têm solução quântica conhecida, e o novo relatório de status do NIST diz que eles são “os algoritmos de propósito geral mais promissores” da lista.

    Mas essa lista inclui abordagens alternativas que também podem surgir – principalmente se os sistemas de treliça forem insuficientes. Essas outras opções são geralmente menos maduras, menos estudadas e muito mais longe de serem usadas no mundo real, levando a maioria dos observadores a acreditar que os sistemas de treliça vencerão quando dois vencedores forem escolhidos em 2022.

    “O que o NIST pensa é que os problemas de treliça são realmente difíceis”, diz Elena Kirshanova, pesquisadora de matemático e criptoanálise da Universidade Federal I.Kant Baltic, na Rússia. “Embora esses problemas sejam difíceis, eles parecem bastante eficientes em termos de tempo para gerar chaves, tempo para construir assinaturas e também eficientes em termos de memória”.

    Quando o quantum chegará?

    Se tanto tempo e esforço forem investidos em um desastre de segurança, quando veremos um computador quântico que pode fazer tudo isso?

    No ano passado, o Google se gabou de ter alcançado a “supremacia quântica” ao encontrar uma tarefa que um computador quântico poderia realizar que era essencialmente impossível para um computador clássico. A empresa anunciou que havia usado seu computador quântico Sycamore de 53 bits para resolver um problema de matemática em 200 segundos que levaria um computador clássico a 10.000 anos.

    Foi um marco importante, mas não inaugurou uma nova era da computação quântica, e especialistas da indústria e da academia foram rápidos em criticá-lo por várias razões.

    Na realidade, provavelmente estamos a uma década ou mais de distância de um computador quântico que possa resolver problemas úteis – o que dá ao NIST tempo para tomar uma decisão para que a transição para a criptografia quântica segura possa começar.

    “Leva muito tempo para padronizar e implementar algoritmos criptográficos e produtos”, diz Moody, do NIST. “Pode levar 10 ou 20 anos. Precisamos desse processo antes de um computador quântico, para estarmos à frente do jogo. ”

    Nem todo mundo está convencido de que o tempo será bem gasto, no entanto.

    “O próximo passo é computadores quânticos resolverem um problema útil, o que ainda não foram solucionados”, diz Vadim Lyubashevsky, um criptógrafo da IBM que trabalhou no algoritmo CRYSTALS que agora é finalista do NIST. “Se isso não acontecer por um longo tempo, acho que as empresas esquecerão o hype e implementarão a coisa mais fraca que sai do NIST até serem repentinamente lembradas do problema em 30 anos”.


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