OPINIÃO
13/05/2015 19:28 -03 | Atualizado 26/01/2017 22:12 -02

A computação quântica está prestes a mudar o equilíbrio de forças da segurança na internet

Getty Images/Science Photo Library RF

"Ação assustadora à distância" foi como Albert Einstein descreveu um dos princípios-chave da mecânica quântica: o entrelaçamento. O entrelaçamento ocorre quando duas partículas são tão relacionados que conseguem coordenar suas propriedades de forma instantânea, mesmo a uma galáxia de distância uma da outra. Pense nos teletransportadores de Jornada nas Estrelas, que levam átomos para lugares distantes. A mecânica quântica fala em outras coisas assustadoras: partículas com uma propriedade misteriosa chamada "superposição", que permite que elas tenham valores de 1 e 0 ao mesmo tempo, e a capacidade das partículas de atravessar barreiras, como se estivessem atravessando uma parede.

Tudo isso parece loucura, mas é como as coisas funcionam no nível atômico: as leis da física são diferentes. Einstein era tão cético em relação ao entrelaçamento quântico que escreveu um paper em 1935 intitulado: "Pode a descrição da mecânica quântica sobre a realidade física ser considerada completa?" Ele argumentou que isso não seria possível.

Nisso, Einstein estava comprovadamente errado. Pesquisadores recentemente acessaram informações entrelaçadas a uma distância de 24 quilômetros. Eles têm obtido progressos substanciais no aproveitamento da mecânica quântica.

Einstein estava certo, entretanto, quando disse que tudo isso é assustador.

A mecânica quântica agora está sendo usada para construir uma nova geração de computadores que podem resolver os problemas científicos mais complexos - e abrir qualquer cofre digital do mundo. Ele vão realizar em segundos cálculos que levariam milhões de anos nos computadores convencionais. Eles vão melhorar a previsão do tempo, as análises financeiras, os planejamentos logísticos, a busca por planetas semelhantes à Terra e a descoberta de novos remédios. E eles vão colocar em risco as informações bancárias, comunicações privadas e senhas de todos os computadores do mundo. A criptografia moderna é baseada na codificação de dados em grandes combinações numéricas - e os computadores quânticos podem descobrir esses números quase instantaneamente.

Há uma corrida para construir computadores quânticos, e (até onde sabemos) a Agência de Segurança Nacional americana (NSA) não está na liderança. Grandes empresas de tecnologia, como IBM, Google e Microsoft estão no páreo, assim como startups, fabricantes de equipamentos militares e universidades. Uma startup canadense diz que já desenvolveu uma primeira versão de um computador quântico. Ronald Hanson, físico da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, disse à Scientific Americanque será capaz de fazer as peças essenciais de um computador quântico universal em cinco anos, e uma máquina plenamente funcional em pouco mais de uma década.

Esses computadores vão mudar o equilíbrio de forças nos negócios e na guerra cibernética. Eles terão profundas implicações de segurança nacional, pois são os equivalentes tecnológicos de uma arma nuclear.

Deixe-me explicar o que é um computador quântico e onde estamos hoje.

Em um computador clássico, as informações são representadas por bits, dígitos binários, que podem ser um 0 ou um 1. Como eles têm apenas dois valores, longas sequências de 0s e 1s são necessários para formar um número ou para fazer um cálculo. Um bit quântico (chamado qubit), porém, pode ter um valor de 0 ou 1 ou ambos os valores ao mesmo tempo - uma superposição denotada por "0+1". O poder de um computador quântico aumenta exponencialmente quanto maior o número de qubits. Em vez de fazer os cálculos de forma sequencial, como os computadores clássicos, as máquinas quânticas resolvem problemas abordando todas as possibilidades simultaneamente e medindo os resultados.

Imagine ser capaz de abrir um cadeado de combinação tentando todos os números e sequências possíveis de uma só vez. Embora a analogia não seja perfeita - por causa das complexidades na medição dos resultados de um cálculo quântico -, dá para ter uma ideia do que é possível.

Existem muitas complexidades envolvidas na construção de um computador quântico: encontrar os melhores materiais com os quais gerar pares de fótons entrelaçados; novos tipos de portas lógicas e a fabricação delas nos chips; a criação e o controle dos qubits; o design dos mecanismos de armazenamento; e detecção de erros. Mas avanços têm sido anunciados mês a mês. A IBM, por exemplo, acaba de anunciar (http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/46725.wss) que encontrou uma nova maneira de detectar e medir erros quânticos e que tem um novo design de circuito de qubits que, em número suficiente, vai formar os grandes chips exigidos pelos computadores quânticos.

A maioria dos pesquisadores com quem conversei diz que é questão de quando - e não "se" - os computadores quânticos serão realidade. Alguns acreditam que esse dia chegará em cinco anos; outros falam em 20. A IBM afirmou em abril que entramos em uma era de ouro para as pesquisas de computadores quânticos e previu que a empresa seria a primeira a criar um computador quântico funcional.

A empresa canadense D-Wave Systems diz que já chegou lá. Seu presidente executivo, Vernon Brownell, me disse por email que a D-Wave criou o primeiro computador quântico escalável, com entrelaçamento comprovado, e agora trabalha para produzir os melhores resultados possíveis para problemas cada vez mais complexos. Ele qualificou essa afirmação ressaltando que a aborda da empresa, chamada de "computação adiabática", pode não ser capaz de resolver todo tipo de problema, mas tem uma vasta variedade de usos em computação otimizada, amostragem, máquinas inteligentes, defesa e ciência. Ele afirma que a D-Wave é complementar aos computadores digitais, uma espécie de recurso computacional específico para certas classes de problemas.

O D-Wave Two tem 512 qubits e pode, em teoria, realizar 2512 operações simultâneas. São mais cálculos que o número de átomos no universo - por várias ordens de magnitude. Brownell diz que a empresa não deve demorar para lançar um processador com mais de 1 000 qubits. Ele afirma que esse computador não vai rodar o algoritmo de Shor, necessário para a criptografia, mas tem usos potenciais em detecção de imagens, logística, mapeamento e dobra de proteínas, simulações Monte Carlo e modelagem financeira, exploração de petróleo e a busca de exoplanetas.

Os computadores quânticos já estão aqui de forma limitada, e versões plenamente funcionais estão a caminho. Eles serão tão transformadores para a humanidade como os mainframes, os computadores pessoas e os smartphones que todos usamos.

Como todas as tecnologias avançadas, eles também criarão novos pesadelos. O desenvolvimento mais preocupante será a criptografia. Criar nossos padrões de proteção de dados não será fácil. Os padrões RSA de uso corrente levaram cinco anos para ser desenvolvidos. Ralph Merkle, pioneiro da criptografia de chave pública, afirma que a tecnologia de chaves públicas, por ser menos conhecida, vai demorar mais para ser atualizada - 10 anos, sendo otimista. E também há a questão da implementação, para que todos os sistemas estejam protegidos. Sem um senso de urgência, diz Merkle, pode levar facilmente 20 anos até que tenhamos substituído toda a atual infra-estrutura de crítica de segurança da internet.

Já passou da hora para começarmos a nos preparar para o futuro assustador que vem por aí.

Este artigo foi originalmente publicado pelo HuffPost USt e traduzido do inglês.