Uma nova criptografia para a era da computação quântica

Um novo relatório da National Academies diz
que demorará pelo menos uma década até
que a computação quântica se torne poderosa
o suficiente para quebrar a criptografia de
chave pública de hoje, mas também pode levar
muito tempo para criar um novo sistema de
codificação de dados contra hackers.

Especialistas dizem que é hora de criar nova criptografia para a era da computação quântica

- via GeekWire*

Um novo relatório de cientistas da computação estima que leve provavelmente pelo menos uma década antes que as ferramentas de computação quântica se tornem poderosas o suficiente para comprometer o atual sistema de criptografia de chave pública que serve como base para segurança financeira e transações de dados.

Mas também pode levar uma década ou mais para substituir as atuais ferramentas de criptografia por novos protocolos que seriam resfistentes à pirataria quântica, de acordo com o relatório, publicado hoje pelas Academias Nacionais de Ciência, Engenharia e Medicina (EUA).

Portanto, dizem os autores do relatório, é urgente começar a transição para esses protocolos "pós-quânticos" - que podem variar desde o aumento do tamanho das chaves de criptografia até o desenvolvimento de novos sistemas baseados em treliças, como NewHope e Frodo.

O estudo foi patrocinado pelo Gabinete Federal do Diretor de Inteligência Nacional (EUA), e combina com as estratégias políticas estabelecidas em setembro (2018) durante uma cúpula da ciência da informação quântica da Casa Branca. Como o documento de estratégia da Casa Branca, o estudo da National Academies aponta que a ascensão da computação quântica terá profundas implicações para a segurança nacional.

A computação quântica tem sido objeto de estudo acadêmico há mais de uma década, mas, mais recentemente, tornou-se o foco de possíveis aplicativos desenvolvidos por empresas como Microsoft, IBM, Google e Boeing. A D-Wave Systems, uma empresa sediada em Vancouver, Estados Unidos, que atraiu fundos de investimento do bilionário da Amazon Jeff Bezos, já oferece um computador que é capaz de um tipo limitado de computação quântica.

A tecnologia aproveita a natureza difusa dos fenômenos quânticos, nos quais os bits podem representar uns e zeros simultaneamente. Os computadores quânticos seriam mais adequados do que os computadores clássicos para simular fenômenos quânticos, desde as interações químicas em escala atômica até as tendências financeiras.

Os computadores quânticos também poderiam teoricamente filtrar uma ampla gama de permutações, como os fatores potenciais de grandes números primos, muito mais rapidamente do que os computadores clássicos. Isso pode resultar na obsolescência dos atuais esquemas de criptografia de chave pública, que geralmente são baseados em fatoração primária.

O relatório da National Academies, escrito por um comitê de especialistas acadêmicos e do setor, diz que a computação quântica é um campo de interesse estratégico para os Estados Unidos.

"Houve um progresso notável no campo da computação quântica, e o comitê não vê uma razão fundamental para que um computador quântico funcional e grande não possa ser construído em princípio", disse o professor da Universidade de Stanford, Mark Horowitz, presidente do comitê, em um comunicado de imprensa. “No entanto, muitos desafios técnicos ainda precisam ser resolvidos antes de alcançarmos este marco”.

Os maiores desafios incluem a invenção de mecanismos de correção de erros para computadores quânticos e o desenvolvimento de métodos para converter grandes quantidades de dados clássicos em um estado quântico.
É improvável que os computadores quânticos substituam os computadores clássicos, diz o relatório. O curso mais provável é que os dispositivos baseados em quântica seriam usados ​​como aceleradores conectados a computadores mais convencionais.

O relatório observa que outros países, incluindo a China, estão dedicando recursos significativos à pesquisa em computação quântica, e que é imperativo que os Estados Unidos mantenham o ritmo, mesmo que o setor privado não tenha lucro.

"Se os computadores quânticos de curto prazo não forem comercialmente bem-sucedidos, o financiamento do governo pode ser essencial para evitar um declínio significativo na pesquisa e no desenvolvimento da computação quântica", diz o relatório.

Em setembro, a Câmara aprovou uma medida chamada National Quantum Initiative Act (Lei Nacional de Iniciativa Quântica), que reservaria US$ 1,275 bilhão em financiamento de P&D para a computação quântica ao longo de cinco anos. No entanto, o plenário do Senado dos EUA ainda não votou uma legislação paralela.

Os membros do comitê que produziram o relatório da National Acadêmico,  intitulado “Computação Quântica: Progresso e Perspectivas”, incluem Krysta Svore, que lidera o QuArC, o grupo Quantum Architectures and Computation da Microsoft Quantum Research em Redmond, de Washington. O relatório completo pode ser lido online (em inglês).
____
Fonte: *por Alan Boyle/GeekWire: "Experts say it’s high time to create new cryptography for quantum computing age" - acessado em 06/12/2018 (tradução livre) - Ilustração: National Academies (EUA)