A criptografia quântica é inquebrável. Assim como a engenhosidade humana

Criptografia quântica

Por Joshua Holden
Professor de matemática no Instituto de Tecnologia Rose-Hulman em Indiana. Ele estuda teoria dos números e criptografia. É o autor de The Mathematics of Secrets: Cryptography from Cesar Ciphers to Digital Encryption (2017).

Dois tipos básicos de esquemas de criptografia são usados hoje na internet. Um, conhecido como criptografia de chave simétrica, segue o mesmo padrão que as pessoas tem usado para enviar mensagens secretas por milhares de anos. Se Alice quer enviar uma mensagem secreta a Bob, eles começam por se reunir em algum lugar onde eles não possam ser ouvidos e escolhem uma chave secreta; Mais tarde, quando eles estão separados, eles podem usar essa chave para enviar mensagens que Eva, a espiã, não consegue entender mesmo que as intercepte. Este é o tipo de criptografia usado quando você configura uma conta online com o banco na sua vizinhança; Você e seu banco já possuem informações privadas um sobre o outro e usam essas informações para configurar uma senha secreta para proteger suas mensagens.

O segundo esquema é chamado de criptografia de chave pública, e foi inventado apenas na década de 1970. Como o nome sugere, estes são sistemas nos quais Alice e Bob escolhem uma chave, ou parte dela, trocando apenas informações públicas. Isso é incrivelmente útil no comércio eletrônico moderno: se você deseja enviar o seu número de cartão de crédito com segurança pela internet para a Amazon, por exemplo, não quer ter que se dirigir à sua sede para ter uma reunião secreta primeiro. Os sistemas de chave pública dependem do fato de que alguns processos matemáticos parecem ser fáceis de fazer, mas difíceis de desfazer. Por exemplo, para Alice pegar dois números inteiros grandes e multiplicá-los é relativamente fácil; Para Eva para obter o resultado e recuperar os números originais parece muito mais difícil.

A criptografia de chave pública foi inventada por pesquisadores da sede de comunicações do governo (GCHQ) - o equivalente britânico (mais ou menos) da Agência Nacional de Segurança dos EUA (NSA) - que queriam proteger as comunicações entre um grande número de pessoas em uma organização de segurança . Seu trabalho foi classificado e o governo britânico nem o usou nem permitiu que ele fosse divulgado ao público. A ideia de comércio eletrônico, aparentemente, nunca ocorreu a eles. Alguns anos depois, pesquisadores acadêmicos de Stanford e do MIT, nos Estados Unidos,  redescobriram os sistemas de chave pública. Desta vez, eles estavam pensando nos benefícios que a criptografia generalizada poderia trazer às pessoas comuns, e não menos a capacidade de fazer negócios usando computadores.

Agora os criptógrafos acreditam que um novo tipo de computador baseado na física quântica poderia tornar a criptografia de chave pública insegura. Os bits em um computador normal são 0 ou 1. A física quântica permite que bits estejam em uma superposição de 0 e 1, da mesma maneira que o gato de Schrödinger pode estar em uma superposição de estados vivo e morto. Isso às vezes permite que os computadores quânticos explorem possibilidades mais rapidamente do que os computadores normais. Embora ninguém tenha construído um computador quântico capaz de resolver problemas de tamanho não trivial (a menos que o estejam mantendo em segredo) nos últimos 20 anos, os pesquisadores começaram a descobrir como escrever programas para esses computadores e previram que, uma vez construídos, os computadores quânticos resolverão rapidamente "problemas ocultos de subgrupos". Uma vez que todos os sistemas de chave pública atualmente dependem de variações desses problemas, eles poderiam, em teoria, ser quebrados por um computador quântico.

Os criptógrafos não estão desistindo, no entanto. Eles estão explorando substituições para os sistemas atuais, de duas formas principais. Uma implanta cifras quantum-resistentes, que são formas de criptografar mensagens usando computadores atuais, mas sem envolver problemas de subconjuntos ocultos. Assim, eles parecem ser seguros contra os quebradores de código que usariam computadores quânticos. A outra ideia é fazer cifras verdadeiramente quânticas. Estes "combateriam quantum com quantum", usando a mesma física quântica que poderia nos permitir construir computadores quânticos para proteger contra ataques computacionais quânticos. Progresso está sendo realizado em ambas as áreas, mas ambos exigem mais pesquisas, que atualmente estão sendo realizadas em universidades e outras instituições ao redor do mundo.

No entanto, algumas agências governamentais ainda querem restringir ou controlar as pesquisas sobre a segurança criptográfica. Eles argumentam que, se todos no mundo tiverem acesso a uma criptografia forte, então terroristas, sequestradores e pedófilos serão capazes de esconder seus atos de tal forma que os funcionários da segurança pública e da segurança nacional não vão conseguir descobrir.

Mas isso não é realmente verdade. O que é verdade é que praticamente qualquer pessoa pode se apossar de um software que, quando usado corretamente, é seguro contra ataques conhecidos publicamente. A chave aqui é "quando usado corretamente". Na realidade, quase nenhum sistema é sempre usado corretamente. E quando terroristas ou criminosos usam um sistema incorretamente, mesmo que seja uma única vez, isso pode permitir que um criptoanalista experiente que trabalhe para o governo leia todas as mensagens enviadas usando esse sistema. O pessoal responsável pela aplicação da lei e da segurança nacional pode reunir essas mensagens com informações recolhidas de outras formas - vigilância, informantes confidenciais, análise de metadados e características de transmissão, etc. - e ainda possuir uma ferramenta poderosa contra os infratores.

Em seu ensaio "A Few Words on Secret Writing’" ("Algumas palavras sobre a escrita secreta"), de 1841, Edgar Allan Poe escreveu: "É possível afirmar rotundamente que a ingenuidade humana não pode inventar uma cifra que a própria ingenuidade humana não possa resolver". Na teoria, foi comprovado que ele estava: quando executado corretamente nas condições adequadas, técnicas como a criptografia quântica são seguras contra qualquer possível ataque de um intruso, como nosso personagem invasor Eva. Em situações da vida real, no entanto, Poe estava, sem dúvida, correto. Toda vez que um sistema "inquebrável" foi colocado em uso real, algum tipo de infortúnio inesperado eventualmente deu a Eva a oportunidade de quebrá-lo. Por outro lado, sempre que parecia que Eva havia ganho a partida, Alice e Bob encontraram uma maneira inteligente de voltar ao jogo. Estou convencido de uma coisa: se a sociedade não dá a "engenhosidade humana" tanto espaço para florescer quanto podemos gerenciar, todos sairemos mais empobrecidos por isso.

The Mathematics of Secrets: Cryptography from Caesar Ciphers to Digital Encryption por Joshua Holden está disponível na Princeton University Press.

Traduzido e republicado com permissão de Aeon. Artigo original: "Quantum cryptography is unbreakable. So is human ingenuity"

LICENÇA: Creative Commons Attribution-No Derivatives

Leia também: Introdução à Criptografia

Sobre Fábio dos Reis (1182 Artigos)
Fábio dos Reis trabalha com tecnologias variadas há mais de 25 anos, tendo atuado nos campos de Eletrônica, Telecomunicações, Programação de Computadores e Redes de Dados. É um entusiasta de Unix, Linux e Open Source em geral, adora Eletrônica e Astronomia, e estuda idiomas, além de ministrar cursos e palestras sobre diversas tecnologias em São Paulo e outras cidades do Brasil.
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