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.
Então, o que é criptografia à prova de quantum? E por que você ainda não pode testá-lo?
O que é criptografia de prova quântica?
A criptografia de 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 de 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 de. 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 de distância.
Desnecessário dizer que isso gera 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 de quantum
O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) iniciou uma competição em 2016 para encontrar um padrão de criptografia pós-quântica que seria capaz de resistir a um computador quântico.
Isso é diferente dos sistemas de criptografia convencionais que dependem principalmente da 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.
- ESFINS+.
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.
O quarto, SPHINCS+, é comparativamente mais lento que os outros, mas é considerado à prova de quantum, pois se baseia em um conjunto de problemas matemáticos totalmente diferente dos outros três. Em vez de usar redes estruturadas, esta conta com funções de hash.
A importância de desenvolver criptografia quântica resistente
Uma das maiores preocupações das grandes organizações hoje é que, uma vez que a computação quântica se torne mainstream, há uma grande chance de que todos os dados criptografados com segurança agora possam estar em risco. Muitos acreditam que a computação quântica mudará o mundo completamente, e a criptografia é o 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 classificados hoje será igualmente importante no futuro.
Quando a computação quântica se tornar popular, há um risco real de que essas informações confidenciais possam ser descriptografados e divulgados ao público ou usados para fins de chantagem, mesmo que tenham se passado décadas linha. Essa é uma das razões pelas quais os governos e as agências de segurança levam tão a sério o desenvolvimento da criptografia quântica segura o mais rápido possível.
Se você usar uma chave pré-compartilhada com o protocolo IKEv1, estará essencialmente usando 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 que são considerada "prova quântica". Muitas empresas já estão introduzindo criptografia quântica segura em Produtos deles. Por exemplo, VPN quântica segura da Verizon é projetado para ser capaz de resistir a ataques de um computador quântico.
Por que você ainda não pode testar a criptografia de prova quântica?
Embora existam vários padrões de criptografia que consideramos quânticos seguros, nenhum foi realmente testado. E a razão para isso é bastante óbvia: ainda não temos computadores quânticos.
No entanto, estamos nos aproximando cada vez mais. 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 haviam alcançado 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 a Sycamore resolveu, a equipe apresentou um caso onde o computador tinha que calcular a probabilidade de resultados diferentes usando um número aleatório quântico gerador.
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 são capazes de dominá-lo completamente.
Tome medidas para criptografar suas informações hoje
Embora a criptografia à prova de quantum ainda esteja um pouco distante, não custa nada garantir que você use as medidas de segurança adequadas hoje. Por exemplo, se você usar armazenamento em nuvem para armazenar arquivos ou dados pessoais, certifique-se sempre de usar um provedor de armazenamento em nuvem de ponta a ponta.
