Explorando a criptografia quântica

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Uma nova forma de criptografia está sendo desenvolvida pelas empresas de tecnologia. Ainda em estágios iniciais, a chamada criptografia quântica promete ser mais mais segura do que a tradicional, por se basear nas leis da física em vez da matemática. Ela é, em teoria, impossível de ser hackeada.

A criptografia consiste em um método de cibersegurança para proteger informações secretas e estratégicas por meio de códigos algorítmicos. A quântica surge em um contexto em que o mundo busca formas mais eficientes de proteger seus dados de computadores quânticos, que tem o potencial de tornar os atuais métodos de criptografia obsoletos.

Leis da física

A criptografia quântica se apoia em princípios e mecanismos quânticos. Veja a seguir alguns deles:

• Partículas são inerentemente incertas. Elas existem em mais de um lugar e de mais de uma forma diferente. É impossível prever em qual estado quântico estão;
• Fótons podem ser medidos aleatoriamente em posições binárias. Essas são as menores partículas de luz e podem ser configurados para ter diferentes polarizações. No computador isso toma forma de zeros e uns;
• Um sistema quântico não pode ser medido ou mesmo observado sem sem que sofra alterações;
• Clones de partículas podem acontecer de forma parcial. No entanto, 100% das partículas nunca poderão ter clones.

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Como a criptografia quântica difere da criptografia tradicional?

A criptografia tradicional leva em consideração a capacidade limitada dos computadores usados hoje. Para quebrar uma criptografia, é preciso encontrar os dois divisores de grandes números que envolvem mais de 100 dígitos.

Mesmo para um computador, descobrir quais são esses divisores é uma tarefa impossível em um tempo razoável. As máquinas atuais levariam gerações de anos. Ainda que todos os computadores disponíveis de hoje se dedicassem à resolução de um único problema, o tempo necessário ainda seria impraticável. Entretanto, a possibilidade de desenvolvimento de uma máquina capaz de encontrar os divisores de forma rápida e eficiente existe.

Por sua vez, na criptografia quântica, a transmissão da informação de um ponto ocorre por meio de fótons polarizados ao transformar dados se tornam bits. O remetente envia os fótons em estado quântico e o remetente os observa e os mede.

Nesse caso, os fótons podem ter sua polarização medida tanto de forma retilínea (vertical, horizontal), quanto circular. No primeiro caso, os números variam entre 0º e 90º e, no segundo, entre 45º e -45º. O mesmo fóton só pode ser medido uma única vez e de apenas uma única forma, já que com o cálculo ele é destruído. O remetente deverá escolher uma das maneiras de que a mensagem deverá ser enviada.

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Depois, as duas partes precisam entrar em contato para discutir que tipo de mensuração foi utilizada em cada bit. O remetente confirma quais deles foram medidos de forma correta, e o restante dos bits são descartados.

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Computador quântico

O matemático Peter Shor foi o primeiro a descrever a ameaça dos computadores quânticos para o atual método de criptografia em 1994. Essas máquinas têm o potencial de descobrir os fatores da criptografia em questão de minutos, em vez de vários de anos.

Embora os computadores quânticos tenham sido considerados possíveis apenas em teoria, hoje cientistas calculam que se tornarão realidade em torno de 20 e 50 anos depois de entrarmos na era quântica.
Na computação quântica, um qubit pode existir em vários estados de maneira simultânea. Com isso, as máquinas conseguem fazer vários cálculos ao mesmo tempo.

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Limitações da criptografia quântica

Embora seja muito segura, a criptografia quântica também tem algumas limitações. Por esse método, a quantidade de informação transferida não é muito grande e sua velocidade também não é das maiores.
Além disso, não é possível mandar a mensagem para dois destinatários diferentes em um mesmo canal. Durante o trânsito de um ponto a outro, fótons podem mudar sua polarização, o que aumenta a taxa de erro.

Para distâncias acima de 50 quilômetros, o barulho dos fótons enviados é tão alto que taxas de erro disparam. O sistema se torna vulnerável a intromissões de terceiras partes.

Por enquanto, computadores capazes de realizar criptografia quântica são muito grandes, feitos sob medida e, por isso, caros. Alguns bancos já começaram a usar esse método de segurança, mas ele ainda é inviável para a maioria das organizações e empresas.