A computação quântica irá quebrar a criptografia que conhecemos?

Estamos entrando em um uma nova era da tecnologia: a quântica, onde estudamos a tecnologia além dos princípios que conhecemos, e partimos para um nível físico, onde o conceito sobre a computação de hoje é muito distinto do que conhecemos.

Na teoria, máquinas quânticas são muito mais rápidas e potentes que os computadores convencionais que conhecemos hoje, isso devido a sua arquitetura quântica de processamento. Com isso, algoritmos de processamento de informações tendem a serem executados mais rapidamente.

O método de força-bruta, utilizado para quebrar senhas em criptografia é bastante conhecido e utilizado, por forçar buscar colisões e possivelmente “descobrir” a senha de algo. Brute-force pode usar um dicionário de palavras, senhas, formação alfanumérica e outros demais algoritmos.

Na era quântica, foi introduzido o Algoritmo de Groover, onde você encontra um elemento em uma sequência não-ordenada onde há muitos elementos N (ou probabilidades), procurando apenas O(√ N) vezes ao invés da coleção inteira. Qualquer outra função de força-bruta requer N vezes o acesso na coleção para buscar o item desejado.

Para quebrar o algoritmo SHA-256, seria necessário testar mais de 2²⁵⁶ valores distintos para encontrar apenas um. Em um computador quântico, aplicando o algoritmo de Groover, este valor seria diminuído para 2128 com operações quânticas básicas. Isso não significa que seria a metade do tempo para quebrar o algoritmo, mas este tempo seria exponencialmente menor em relação a base comum. Ambos destes ataques são praticamente grandes e iriam requerer muito tempo até encontrar uma possível colisão.

Atualmente, as máquinas quânticas ainda são lentas e com potência relativamente baixa (~100 qubits). Criar uma máquina quântica de alta performance ainda é um grande desafio científico. Para um ataque eficiente contra os algoritmos hoje conhecidos, seria necessário uma máquina com poder de processamento superior a 1.000 qubits.

A tendência é que algoritmos atuais como o SHA-256 e algoritmos ECDSA (como o do Bitcoin) tendem a ser seguros até as duas próximas três décadas.

O Bitcoin, por exemplo, já possui uma resistência quântica embutida. Se você usar os endereços de Bitcoin apenas uma vez, o que é recomendado, sua chave pública ECDSA só será revelada no momento em que você gastar os bitcoins enviados para cada endereço. Um computador quântico precisaria quebrar sua chave no curto espaço de tempo entre quando sua transação é enviada pela primeira vez e quando ela entra em um bloco de blockchain. Hoje isso é impossível. Provavelmente em décadas, antes que os computadores quânticos se tornem tão rápidos, um computador quântico conseguirá quebrar uma chave de Bitcoin.

No entanto, não temos tecnologia suficiente para quebrar um algoritmo considerado seguro hoje, ao menos não instantaneamente como alguns previram. Não é o fim para a criptografia moderna, ao menos não agora. Máquinas quânticas são mais eficientes a disposição destes ataques, e pode ser que em um longo futuro, sejam úteis para realizar estes ataques.

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