Embora o assunto já exista há algumas décadas, a criptografia quântica (não deve ser confundida com a criptografia pós-quântica) está rapidamente se tornando mais relevante para nossas vidas diárias por causa de como ela pode proteger dados vitais de uma forma que os métodos de criptografia atuais não pode.
Considere, por exemplo, a confiança que você deposita em bancos e empresas comerciais para manter seu cartão de crédito e outras informações seguras ao realizar transações comerciais online. E se essas empresas - usando os métodos de criptografia atuais - não pudessem mais garantir a segurança de suas informações privadas? É verdade que os cibercriminosos estão sempre tentando obter acesso a dados seguros, mas quando os computadores quânticos ficarem online, essas informações ficarão ainda mais vulneráveis a serem hackeadas. Na verdade, os hackers nem precisam esperar que os computadores quânticos iniciem o processo porque estão coletando dados criptografados agora para descriptografar mais tarde, quando os computadores quânticos estiverem prontos. Com a criptografia quântica, esse não é o caso, porque suas informações não poderão ser hackeadas. Vamos explicar.
O que é criptografia quântica?
Criptografia é o processo de criptografar dados ou converter texto simples em texto embaralhado para que apenas alguém que tenha a “chave” certa possa lê-lo. A criptografia quântica , por extensão, simplesmente usa os princípios da mecânica quântica para criptografar dados e transmiti-los de uma forma que não pode ser hackeada.
Embora a definição pareça simples, a complexidade reside nos princípios da mecânica quântica por trás da criptografia quântica, como:
As partículas que constituem o universo são inerentemente incertas e podem existir simultaneamente em mais de um lugar ou em mais de um estado de ser.
Os fótons são gerados aleatoriamente em um dos dois estados quânticos.
Você não pode medir uma propriedade quântica sem alterá-la ou perturbá-la.
Você pode clonar algumas propriedades quânticas de uma partícula, mas não a partícula inteira.
Todos esses princípios desempenham um papel no funcionamento da criptografia quântica.
Qual é a diferença entre criptografia pós-quântica e criptografia quântica?
A criptografia pós-quântica se refere a algoritmos criptográficos (geralmente algoritmos de chave pública) que são considerados seguros contra um ataque de um computador quântico. Essas equações matemáticas complexas levam meses ou até anos para os computadores tradicionais serem quebradas. No entanto, os computadores quânticos que executam o algoritmo de Shor serão capazes de quebrar sistemas baseados em matemática em instantes.
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A criptografia quântica, por outro lado, usa os princípios da mecânica quântica para enviar mensagens seguras e, ao contrário da criptografia matemática, é realmente impossível de hackear.
Ao contrário da criptografia matemática, a criptografia quântica usa os princípios da mecânica quântica para criptografar dados e torná-los virtualmente impossíveis de hackear.
Como funciona a criptografia quântica
A criptografia quântica, ou distribuição de chave quântica (QKD), usa uma série de fótons (partículas de luz) para transmitir dados de um local para outro por meio de um cabo de fibra óptica. Ao comparar as medidas das propriedades de uma fração desses fótons, os dois pontos finais podem determinar qual é a chave e se é seguro usá-la.
Quebrar ainda mais o processo ajuda a explicá-lo melhor.
O remetente transmite fótons através de um filtro (ou polarizador) que aleatoriamente dá a eles uma das quatro polarizações possíveis e designações de bit: Vertical (Um bit), Horizontal (bit Zero), 45 graus à direita (Um bit) ou 45 graus à esquerda (Zero pedaço).
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Os fótons viajam para um receptor, que usa dois divisores de feixe (horizontal / vertical e diagonal) para “ler” a polarização de cada fóton. O receptor não sabe qual divisor de feixe usar para cada fóton e tem que adivinhar qual usar.
Depois que o fluxo de fótons foi enviado, o receptor informa ao emissor qual divisor de feixe foi usado para cada um dos fótons na sequência em que foram enviados, e o emissor compara essa informação com a sequência de polarizadores usados para enviar a chave. Os fótons que foram lidos usando o divisor de feixe errado são descartados e a sequência de bits resultante se torna a chave.
Se o fóton for lido ou copiado de alguma forma por um intruso, o estado do fóton mudará. A mudança será detectada pelos terminais. Em outras palavras, isso significa que você não pode ler o fóton e encaminhá-lo ou fazer uma cópia dele sem ser detectado.
Um exemplo de como funciona a criptografia quântica:
Imagine que você tem duas pessoas, Alice e Bob, que desejam enviar um segredo que ninguém mais pode interceptar. Com o QKD, Alice envia a Bob uma série de fótons polarizados por um cabo de fibra óptica. Este cabo não precisa ser protegido porque os fótons têm um estado quântico aleatório.
Se uma bisbilhoteira, chamada Eva, tenta ouvir a conversa, ela tem que ler cada fóton para ler o segredo. Em seguida, ela deve passar esse fóton para Bob. Ao ler o fóton, Eva altera o estado quântico do fóton, o que introduz erros na chave quântica. Isso alerta Alice e Bob de que alguém está ouvindo e que a chave foi comprometida, então eles descartam a chave. Alice precisa enviar a Bob uma nova chave que não esteja comprometida e, então, Bob pode usar essa chave para ler o segredo.
A solução que precisamos agora para amanhã
A necessidade de criptografia inquebrável está nos encarando. Com o desenvolvimento de computadores quânticos surgindo no horizonte, a integridade dos dados criptografados está em risco agora. Felizmente, a criptografia quântica, por meio do QKD, oferece a solução de que precisamos para proteger nossas informações no futuro - tudo baseado nos complexos princípios da mecânica quântica.
À medida que a necessidade de criptografia inquebrável se agiganta nas redes em todo o mundo, a criptografia quântica é a solução que irá proteger e garantir o futuro das informações confidenciais.
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