Computação Quântica e Criptografia:Compreendendo os Riscos de Segurança

Os computadores quânticos quebrarão códigos criptográficos e causarão um desastre de segurança global? Você certamente pode ter essa impressão com muita cobertura de notícias, a mais recente das quais relata novas estimativas de que pode ser 20 vezes mais fácil decifrar esses códigos do que se pensava anteriormente.

A criptografia sustenta a segurança de quase tudo no ciberespaço, desde wi-fi até bancos e moedas digitais como o bitcoin. Embora se estimasse anteriormente que um computador quântico com 20 milhões de qubits (bits quânticos) levaria oito horas para quebrar o popular algoritmo RSA (nomeado em homenagem a seus inventores, Rivest-Shamir-Adleman), a nova estimativa estima que isso poderia ser feito com 1 milhão de qubits.

Ao enfraquecer a criptografia, a computação quântica representaria uma séria ameaça à nossa segurança cibernética diária. Então, é iminente um apocalipse da criptografia quântica?



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Os computadores quânticos existem hoje, mas são altamente limitados em suas capacidades. Não existe um conceito único de computador quântico, com diversas abordagens de design diferentes sendo adotadas para seu desenvolvimento.

Existem grandes barreiras tecnológicas a ultrapassar antes de qualquer uma destas abordagens se tornar útil, mas está a ser gasto muito dinheiro, pelo que podemos esperar melhorias tecnológicas significativas nos próximos anos.

Para as ferramentas criptográficas mais comumente implantadas, a computação quântica terá pouco impacto. A criptografia simétrica, que criptografa a maior parte dos nossos dados hoje (e não inclui o algoritmo RSA), pode ser facilmente reforçada para proteger contra computadores quânticos.

A computação quântica pode ter um impacto mais significativo na criptografia de chave pública, que é usada para estabelecer conexões seguras online. Por exemplo, isso é usado para oferecer suporte a compras on-line ou mensagens seguras, tradicionalmente usando o algoritmo RSA, embora seja cada vez mais uma alternativa chamada curva elíptica Diffie-Hellman.

A criptografia de chave pública também é usada para criar assinaturas digitais, como aquelas usadas em transações de bitcoin, e usa ainda outro tipo de criptografia chamado algoritmo de assinatura digital de curva elíptica.

Se algum dia existir um computador quântico suficientemente poderoso e confiável, processos que atualmente são apenas teóricos poderão se tornar capazes de quebrar essas ferramentas criptográficas de chave pública. Os algoritmos RSA são potencialmente mais vulneráveis ​​devido ao tipo de matemática que utilizam, embora as alternativas também possam ser vulneráveis.

Esses próprios processos teóricos irão inevitavelmente melhorar com o tempo, como o artigo sobre algoritmos RSA é o mais recente a demonstrar.

O que não sabemos

O que permanece extremamente incerto é o destino e os prazos do desenvolvimento da computação quântica. Não sabemos realmente o que os computadores quânticos serão capazes de fazer na prática.

A opinião dos especialistas está altamente dividida sobre quando podemos esperar o surgimento da computação quântica séria. Uma minoria parece acreditar que um avanço é iminente. Mas uma minoria igualmente significativa pensa que isso nunca acontecerá. A maioria dos especialistas acredita que seja uma possibilidade futura, mas os prognósticos variam entre dez e 20 anos e muito além disso.

E serão esses computadores quânticos criptograficamente relevantes? Essencialmente, ninguém sabe. Como a maioria das preocupações sobre computadores quânticos nesta área, o artigo da RSA é sobre um ataque que pode ou não funcionar e requer uma máquina que talvez nunca seja construída (os computadores quânticos mais poderosos atualmente têm pouco mais de 1.000 qubits e ainda são muito propensos a erros).

De uma perspectiva criptográfica, contudo, tal incerteza da computação quântica é indiscutivelmente imaterial. A segurança envolve pensar no pior caso e se preparar para o futuro. Portanto, é mais sensato presumir que um dia poderá existir um computador quântico criptograficamente relevante. Mesmo que falte 20 anos, isso é relevante porque alguns dados que criptografamos hoje ainda poderão exigir proteção daqui a 20 anos.

A experiência também mostra que em sistemas complexos, como redes financeiras, a atualização da criptografia pode levar muito tempo para ser concluída. Precisamos, portanto, de agir agora.

O que devemos fazer

A boa notícia é que a maior parte da reflexão já foi feita. Em 2016, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (Nist) lançou uma competição internacional para projetar novas ferramentas criptográficas pós-quânticas que se acredita serem seguras contra computadores quânticos.

Em 2024, Nist publicou um conjunto inicial de padrões que incluía um mecanismo de troca de chaves pós-quântica e vários esquemas de assinatura digital pós-quântica. Para se tornarem seguros contra um futuro computador quântico, os sistemas digitais precisam substituir a atual criptografia de chave pública por novos mecanismos pós-quânticos. Eles também precisam garantir que a criptografia simétrica existente seja suportada por chaves simétricas suficientemente longas (muitos sistemas existentes já o são).


O NIST dos EUA publicou padrões criptográficos pós-quânticos em 2024. PeopleImages.com - Yuri A
No entanto, minha mensagem principal é não entre em pânico. Agora é a hora de avaliar os riscos e decidir sobre futuras ações. O Centro Nacional de Segurança Cibernética do Reino Unido sugeriu um cronograma desse tipo, principalmente para grandes organizações e aquelas que apoiam infraestruturas críticas, como sistemas de controle industrial.

Isto prevê 2028 como o prazo para concluir um inventário criptográfico e estabelecer um plano de migração pós-quântica, com processos de atualização a serem concluídos até 2035. Este cronograma de uma década sugere que os especialistas do NCSC não veem um apocalipse da criptografia quântica chegando tão cedo.

Para o resto de nós, simplesmente esperamos. No devido tempo, se for considerado necessário, nossos navegadores da web, wi-fi, telefones celulares e aplicativos de mensagens se tornarão gradualmente seguros pós-quânticos, seja por meio de atualizações de segurança (nunca se esqueça de instalá-los) ou pela substituição constante de tecnologia.

Sem dúvida, leremos mais histórias sobre avanços na computação quântica e os próximos apocalipses da criptografia, à medida que grandes empresas de tecnologia competem pelas manchetes. A computação quântica criptograficamente relevante pode muito bem chegar um dia, provavelmente em um futuro distante. Se e quando isso acontecer, certamente estaremos prontos.