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A criptografia é definida como o estudo da escrita e resolução de códigos. É uma parte importante dos protocolos de segurança e comunicações, melhorando a privacidade e garantindo que os dados sejam lidos apenas pelo destinatário pretendido.
No entanto, com o advento dos computadores quânticos, é amplamente esperado que os métodos convencionais de criptografia não sejam mais viáveis. Como resultado, programadores e especialistas já estão trabalhando no que chamam de criptografia à prova de quantum.
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Então, o que é criptografia à prova de quantum? E por que você não pode realmente testá-lo ainda?
O que é criptografia à prova quântica?
A criptografia à prova quântica simplesmente se refere a uma série de algoritmos que não podem ser hackeados, mesmo com computadores quânticos. Espera-se que a criptografia à prova de quantum provavelmente substitua os algoritmos convencionais que dependem da criptografia de chave pública, que geralmente depende de um conjunto de duas chaves (uma para codificação e outra para decodificação).
Em 1994, um matemático do Bell Labs, Peter Shor, escreveu um artigo falando sobre computadores quânticos, que eram computadores essencialmente poderosos que podiam realizar cálculos muito mais poderosos do que um computador padrão era capaz. Mas naquela época, eles eram apenas uma possibilidade. Avançando para os dias atuais, os dispositivos de computação percorreram um longo caminho. Na verdade, muitos acreditam que os computadores quânticos estão a uma década ou mais.
Escusado será dizer que isso dá origem a uma séria preocupação: se os computadores quânticos se tornassem uma realidade, o que parece cada vez mais provável, os métodos convencionais de criptografia se tornariam inúteis. Como resultado, os cientistas têm trabalhado em criptografia pós-quântica por um tempo agora.
Desenvolvendo um padrão de criptografia à prova quântica
O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) iniciou uma competição em 2016 para encontrar um padrão de criptografia pós-quântica que fosse capaz de resistir a um computador quântico.
Isso é diferente dos sistemas de criptografia convencionais que se baseiam principalmente na resolução de problemas matemáticos complexos. Em 2022, o NIST anunciou que havia selecionado quatro principais algoritmos de criptografia que considera “à prova de quantum”. Esses incluem:
- O algoritmo CRYSTALS-Kyber.
- O algoritmo CRYSTALS-Dilithium.
- FALCÃO.
- ESPINHOS+.
O algoritmo CRYSTALS-Kyber está sendo desenvolvido para ser usado como um padrão geral de criptografia. O algoritmo é popular por causa de suas chaves de criptografia menores, permitindo que ambas as partes as troquem rapidamente. Isso também significa que o CRYSTALS-Kyber é incrivelmente rápido quando comparado com outros.
Os três restantes foram selecionados para assinaturas digitais, idealmente para assinar documentos digitais remotamente ou para verificar as identidades de ambas as partes durante uma transação digital.
O NIST recomenda oficialmente CRYSTALS-Dilithium como a primeira escolha para assinaturas digitais e FALCON para assinaturas mais básicas que o Dilithium pode não cobrir. Ambos são conhecidos por serem razoavelmente rápidos. Todos os três usam problemas matemáticos de rede estruturada para criptografar os dados.
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O quarto, SPHINCS+, é comparativamente mais lento que os outros, mas é considerado à prova quântica, pois se baseia em um conjunto de problemas matemáticos totalmente diferente dos outros três. Em vez de usar treliças estruturadas, esta se baseia em funções de hash.
A importância de desenvolver criptografia resistente ao quantum
Uma das maiores preocupações das grandes organizações hoje é que, uma vez que a computação quântica se torne popular, há uma forte chance de que todos os dados criptografados com segurança agora estejam em risco. Muitos acreditam que a computação quântica mudará o mundo completamente , e a criptografia é o único campo que provavelmente será mais afetado.
Por exemplo, se você enviar informações confidenciais usando criptografia convencional hoje, existe o risco de terceiros mal-intencionados interceptarem seus dados e armazená-los. Isso é especialmente verdadeiro para agências governamentais, onde o sigilo de documentos confidenciais hoje será tão importante no futuro.
Uma vez que a computação quântica se popularize, há um risco real de que essas informações confidenciais possam ser descriptografadas e divulgadas ao público ou usadas para fins de chantagem, mesmo que demore décadas. Essa é uma das razões pelas quais os governos e as agências de segurança levam tão a sério o desenvolvimento de criptografia de segurança quântica o mais rápido possível.
Se você usar uma chave pré-compartilhada com o protocolo IKEv1, estará basicamente usando uma criptografia considerada resistente a quantum. Muitos também acreditam que AES-256, uma criptografia comumente usada , também é resistente a quantum.
No entanto, de acordo com o NIST, as quatro criptografias mencionadas acima são as únicas consideradas 'à prova quântica'. Muitas empresas já estão introduzindo criptografia segura quântica em seus produtos. Por exemplo, VPN segura quântica da Verizon é projetado para ser capaz de resistir a ataques de um computador quântico.
Por que você ainda não pode testar a criptografia à prova quântica?
Embora existam vários padrões de criptografia que consideramos seguros quânticos, nenhum foi realmente testado. E a razão para isso é bastante óbvia: ainda não temos computadores quânticos.
No entanto, estamos cada vez mais perto. Nanocomputação , algo considerado impossível em um ponto, é real, com vários dispositivos modernos agora usando transistores que possuem canais com comprimento inferior a 100 nanômetros.
De fato, em 2019, O Google publicou um relatório histórico na Nature , alegando que eles alcançaram a supremacia quântica com Sycamore, seu computador quântico. Em uma equipe liderada por John Martinis, um físico experimental, eles conseguiram usar seu computador quântico para realizar cálculos complexos que levariam um supercomputador padrão mais de 100.000 anos.
Isso ainda não é motivo de alarme: eles só alcançaram a supremacia quântica com um caso específico, mas mostra que a computação quântica é muito real e não tão distante quanto a maioria das pessoas pensa.
Como resultado, como a computação quântica não está realmente disponível, é impossível testá-la adequadamente. Na verdade, para explicar o quão específico era o problema que o Sycamore resolveu, a equipe apresentou um caso em que o computador teve que calcular a probabilidade de resultados diferentes usando um gerador quântico de números aleatórios.
Obviamente, isso é muito diferente das criptografias convencionais, que geralmente envolvem equações matemáticas. No entanto, isso mostra o quão poderoso pode ser para a próxima melhor coisa, uma vez que os cientistas sejam capazes de dominá-lo completamente.
Tome medidas para criptografar suas informações hoje
Embora a criptografia à prova quântica ainda esteja longe, não faz mal garantir que você use as medidas de segurança adequadas hoje. Por exemplo, se você usa armazenamento em nuvem para armazenar arquivos ou dados pessoais, sempre certifique-se de usar um provedor de armazenamento em nuvem de ponta a ponta.
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