Nos últimos anos, a violação da segurança da informação tem se tornado um assunto crítico. Os programas de criptografia precisam ser diariamente renovados para fugir de ataques de hackers, o que tem tornado essa tecnologia bastante dispendiosa. Porém, o futuro parece nos reservar uma metodologia incrível para proteger nossos dados: a criptografia quântica.

Essa abordagem, em vez de se basear em equações matemáticas e algoritmos complexos, utiliza as propriedades subatômicas das partículas. Assim, os métodos hackers atuais não terão eficácia nenhuma! Entenda melhor:

Quais princípios da mecânica que são essenciais para entender a criptografia quântica?

A física quântica é um ramo muito importante da ciência, mas extremamente complicado, pois suas leis frequentemente desafiam a nossa intuição. Foi por isso que o físico Niels Bohr cunhou uma famosa frase: “se a mecânica quântica ainda não te chocou é porque você não entendeu nada sobre ela”.

É essa a razão que torna esse tipo de criptografia muito complicado de explicar. Afinal, utiliza preceitos que não podem ser observados no nosso dia a dia. Assim, é preciso que você entenda, antes de tudo, três conceitos básicos:

Princípio da Incerteza de Heisenberg e o Gato de Schrödinger

O primeiro ponto importante do experimento do Gato de Schrödinger é que, quando estamos falando de partículas subatômicas, o simples fato de haver um observador muda a natureza da partícula. Por exemplo, na natureza, os fótons — partículas que compõem a luz — se comportam como onda e como partícula. Ou seja, são capazes de assumir ambos estados, simultaneamente.

Porém, quando realizamos algum experimento para medi-los, os fótons acabam escolhendo um desses estados. Logo, o simples fato de estarmos observando o fóton muda a sua natureza.

A partir desse princípio, também podemos entender a incerteza quântica de Heisenberg. Vamos supor que você deseja saber o momento linear de uma partícula e a sua velocidade. De acordo com as leis da física, você só poderá encontrar um desses dados com exatidão, pois, à medida que você mede um deles, os valores do outro ficam inexatos.

Emaranhamento quântico

Uma das leis da física que praticamente todo mundo conhece é o limite da velocidade dos corpos: nenhum objeto pode ultrapassar a velocidade da luz, certo? O emaranhamento quântico contradiz tudo isso. Foi observado que duas ou mais partículas podem estar interligadas de forma que, ao acontecer algo com uma, também ocorre com a outra.

Elas podem estar a anos-luz de distância uma da outra que esse evento é observado instantaneamente, ou seja, podem ultrapassar a velocidade da luz sem dificuldade.

Computação quântica

Por fim, vamos falar sobre esse conceito que influencia diretamente a criptografia. Tradicionalmente, a computação funciona a partir de dois estados: o zero e o um. Já na computação quântica, mais um estado é adicionado, em que a partícula pode ser zero ou um ao mesmo tempo. Isso aumenta o poder computacional dos computadores exponencialmente.

Como isso se relaciona com a criptografia quântica? E como se diferencia da criptografia tradicional?

Primeiro, devemos dizer que atualmente não existe somente um modelo de criptografia quântica, e sim vários: cada um baseado em um princípio diferente. O que mais tem se mostrado aplicável deriva do Princípio da Incerteza. Lembra-se de que falamos que, quando medimos o estado de uma partícula, ela se modifica pelo fato de estar sendo observada?

Na criptografia quântica, os fótons carregarão a mensagem e, portanto, caso alguém tente interceptá-la, seu estado mudará e a mensagem não poderá ser lida. Ou seja, somente o destinatário final, com uma chave, poderá receber a informação correta.

No que isso se diferencia da criptografia tradicional? Simples. Nos métodos que temos até agora, o segredo da chave é puramente matemático. Assim, uma determinada mensagem é transformada por equações matemáticas complexas que só podem ser decodificadas por quem tem uma chave de descriptografia.

Todavia, essa metodologia está se tornando insuficiente, pois, com o avanço da capacidade computacional, os hackers têm conseguido criar programas que são capazes de testar várias soluções para a mensagem criptografada. Assim, desvendam o mistério matemático que protege as informações.

Na criptografia quântica, o segredo da chave não está nas equações matemáticas e sim nos estados da partícula. Ou seja, é praticamente impossível que os hackers desvendem a mensagem sem a chave, pois não poderão contar com os programas que são capazes de testar milhões de combinações matemáticas em segundos.

Como a China tem avançado na criptografia quântica?

O método utilizado na China é um pouco diferente do que apresentamos. Ele se baseia na mesma ideia de criptografar as informações a partir da leitura dos estados quânticos de uma partícula, sem a utilização de meios matemáticos diretos. Porém, ele se diferencia no modo como protege as informações.

Em vez de contar com o Princípio da Incerteza, a metodologia chinesa utiliza o emaranhamento quântico. Desse modo, eles são capazes de transmitir as mensagens sem utilizar cabos e fibras óticas, que podem ser interceptadas por hackers. Isso é possível, pois o que acontece com as partículas de um lado da transmissão necessariamente ocorre com aquelas do outro lado, sem uma conexão física entre elas.

Quais os benefícios e quais problemas ela soluciona?

A interceptação da informação para fins maliciosos é hoje um dos maiores riscos da internet. Por meio de ataques hackers, dados bancários, por exemplo, podem ser roubados. Infelizmente, por mais que a criptografia tradicional avance, ela encontra sempre os mesmos limites, pois os algoritmos são facilmente descobertos depois de certo tempo.

Na era quântica, por outro lado, não há esse perigo, uma vez que não depende de equações matemáticas para mascarar a informação. As chaves quânticas são completamente físicas, e não um artifício matemático.

Com isso, a informação compartilhada entre duas partes permanece acessível somente para elas. Qualquer interferência vai mudar o estado das partículas e apagar a mensagem. Fazendo uma analogia banal, é como se você enviasse um pombo correio que se autodestruísse quando alguém tentasse ler a carta enviada.

Por essas razões, se conseguirmos consolidar a tecnologia da criptografia quântica, teremos dados praticamente invioláveis. Obviamente, não podemos ser completamente otimistas e imaginar que todos os problemas serão resolvidos. Assim como a tecnologia evolui, também cresce a perspicácia humana, de modo que talvez haja hackers quânticos no futuro. Porém, temos certeza de que isso vai demorar décadas. Então, quem investir o quanto antes nesse ramo colherá muitos benefícios.

Quer entender melhor quais são os grandes avanços que a mecânica quântica tem trazido para a computação? Então, não deixe de conferir o nosso post sobre o tema!