Computador quântico com 20 milhões de Qubits poderia quebrar a criptografia de 2.048 bits em 8 horas

• Os pesquisadores desenvolvem um novo algoritmo quântico que usa menos recursos para realizar cálculos de quebra de código.
• Um computador quântico de 20 milhões de qubit rodando neste algoritmo levaria apenas 8 horas para quebrar a criptografia RSA de 2.048 bits.

É certo que os computadores quânticos serão capazes de quebrar os códigos de criptografia existentes usados ​​para enviar mensagens secretas. Essas técnicas de criptografia nunca foram totalmente confiáveis. Em vez disso, eles dependem de funções matemáticas complexas que funcionam em apenas uma direção, facilitando a criptografia de informações.

A segurança de tais técnicas é baseada no tempo que um computador clássico leva para descriptografar as informações. As técnicas de criptografia modernas são quase inquebráveis, pois levaria milhares de anos para os computadores de hoje descriptografarem seu código.

No entanto, os computadores quânticos seriam capazes de quebrar esses códigos com facilidade, e essas máquinas estão bem mais próximas da realidade do que o esperado.

Recentemente, pesquisadores do Google e do Royal Institute of Technology KTH, na Suécia, descobriram uma técnica mais eficiente que os computadores quânticos poderiam usar para descriptografar mensagens secretas. Isso permitiria aos computadores quânticos usar menos recursos para realizar cálculos de quebra de código.

Os computadores quânticos estão se tornando mais poderosos

Em 1994, um matemático americano Peter Shor desenvolveu um algoritmo quântico para fatorar grandes números exponencialmente mais rápido do que os melhores algoritmos existentes rodando em um computador clássico. Ele sugeriu que uma máquina quântica suficientemente poderosa poderia quebrar as técnicas modernas de criptografia com facilidade.

Na última década, muitos avanços foram feitos na computação quântica. Em 2012, os cientistas foram capazes de usar um computador quântico de 4 qubit para fatorar ‘143’. Dois anos depois, eles usaram uma máquina semelhante para fatorar '56153'.

Considerando a taxa de progresso, os computadores quânticos em breve serão capazes de superar os computadores de hoje. Pelo menos isso é o que os cientistas esperavam alguns anos atrás.

Acontece que a fatoração de grandes números em máquinas quânticas é muito mais difícil do que o previsto. Isso se deve ao ruído significativo em grandes computadores quânticos. O problema pode ser resolvido com o uso de códigos de correção de erros, que por sua vez requerem qubits extras.

Referência:arXiv:1905.09749 | Avaliação de tecnologia do MIT

Levando esse fator de ruído em consideração, um computador quântico precisaria de um bilhão de qubits para fatorar os números de 2.048 bits (ou para descriptografar a criptografia RSA de 2.048 bits). No entanto, os computadores quânticos universais de hoje apresentam apenas 70 qubits.

Exponenciação modular

O novo algoritmo permite que os computadores quânticos façam esses cálculos com apenas 20 milhões de qubits. Na verdade, os pesquisadores mostraram que um dispositivo quântico rodando neste novo algoritmo levaria apenas 8 horas para quebrar a criptografia RSA de 2.048 bits.

Seu método realiza a exponenciação modular - um tipo de exponenciação realizada sobre um módulo - de maneira eficiente. Esta operação matemática é computacionalmente cara no algoritmo de Shor.

Os pesquisadores encontraram diferentes maneiras de otimizar essa operação, diminuindo drasticamente os recursos necessários para executar o algoritmo.

Leia:5 processadores quânticos que apresentam um novo paradigma de computação

Embora um computador quântico com 20 milhões de qubit não seja viável em um futuro próximo, os especialistas em segurança precisam pensar em uma nova forma de criptografia que mesmo um computador quântico poderoso não será capaz rachar.