Computadores Quânticos já são realidade. O que isto significa para o Bitcoin?

Vamos falar um pouco hoje sobre algo que não aparece muito na mídia. Há uma corrida frenética para ver qual país e empresa chega a supremacia quântica primeiro. Ou seja, quem desenvolve o primeiro computador quântico capaz de quebrar as criptografias mais seguras atualmente (SHA/AES 256 que até a NSA e o pentágono utilizam) e ser funcional fora de um laboratório. Logicamente estão na frente da corrida China e EUA mas várias empresas como IBM, Rigetti, Phasecraft, ColdQuanta, Honeywell, Google, Microsoft, além de instituições como Oxford, Harvard-MIT e a Universidade de Tecnologia e Ciência da China também estão na vanguarda do desenvolvimento deste nova tecnologia.

Computador Quântico? O que é isto?

Simplificadamente, os computadores quânticos são máquinas capazes de usar informações (spins) contidas em partículas, como átomos e elétrons, e até na luz para resolver problemas complexos.

Os computadores quânticos funcionam com uma lógica bastante diferente daquela presente nos computadores eletrônicos clássicos: Um computador clássico trabalha de forma binária (zeros ou 1) já os bits quânticos (ou qubits) podem ser 0 e 1 simultaneamente, em decorrência de um fenômeno quântico chamado superposição ou sobreposição quântica. Isto torna cada átomo equivalente a um transistor tradicional.

Existe alguns problemas para fabricar um computador quântico porém, para os átomos (qubits) assumirem estas características de entrelaçamento (superposition) é preciso que as temperaturas estejam próximas ao zero absoluto (-273,15º C), exigindo sistemas sofisticados de refrigeração e mesmo assim, a superposição cessa na presença da menor interferência externa como mudança de temperatura, campos magnéticos ou qualquer ruido mecânico, afinal estamos falando de átomos e elétrons em escala nanométrica. Por isso é tão difícil desenvolver um computador quântico para uso fora dos laboratórios ultra controlados de pesquisa. Mesmo nestes os computares quânticos seguidamente falham e apresentam erros por interferência externa.

Em 2019, uma equipe do Google anunciou que havia alcançado a “supremacia quântica” com sua máquina Sycamore – um processador de 54 qubit que realizava um cálculo que um computador tradicional levaria aproximadamente 10.000 anos para ser concluído. Esta declaração é altamente controversa já que a maioria dos cientistas considera que o problema resolvido pelo Sycamore levaria, na verdade, apenas 2,5 dias para um supercomputador convencional concluir.

Veja abaixo com que se parece um computador quântico no momento

Computador Quântico da Google em 2019
Computador Quântico da Google em 2019. Fonte: The New York Times

Chineses na frente da corrida

Chinese achieve new milestone with 56 qubit computer. Esta foi a manchete no dia 14 julho de 2021 no mundo da computação Quântica. Uma equipe de pesquisadores afiliados a várias instituições na China, trabalhando na Universidade de Ciência e Tecnologia da China, alcançou outro marco no desenvolvimento de um computador quântico utilizável. O grupo escreveu um artigo descrevendo seus esforços mais recentes em que atingiram 56 qubits de processamento, podendo em teoria chegar a 66 qubits. O Zuchongzhi realizou um cálculo extremamente complexo finalizando-o em 70 minutos; o mesmo cálculo usando o melhor supercomputador eletrônico da atualidade levaria mais de 8 anos para resolver.

O computador quantico chines "Zuchongzhi" em 2021
O computador quântico chines “Zuchongzhi” em 2021. Fonte: sciencealert

Quantos qubits para ter a supremacia?

Segundo um artigo publicado no periódico Quantum-Journal, 10 mil qubits seriam necessários, mas se você ler o artigo, verá que a coisa é bem mais complexa do que parece.

Além no número de qubits, teoricamente só haveria supremacia oficial quando for apresentado um dispositivo quântico programável que resolva um problema que nenhum outro supercomputador clássico consiga resolver em um período de tempo razoável.

Uma grande preocupação porém, é quanto das pesquisas atuais são públicas. Podemos ter já computadores quânticos em projetos secretos de governos que podem hoje já ser capazes de quebrar criptografias RSA ou AES256 sem que saibamos.

Quanto teremos computadores quânticos em casa?

Dificilmente veremos processadores quânticos em smartphones e computadores pessoais neste século, dizem cientistas e pesquisadores, isto por que são tecnologias muito diferentes que servem para propósitos em escalas completamente diferentes.

Porém o Bank of America afirmou recentemente que a computação quântica será na década de 2020 o equivalente ao que os smartphones foram na década anterior.

Quantum Computing e o Bitcoin

A empresa Deloitte, multinacional que fornece serviços de auditoria e garantia, impostos, consultoria e serviços de consultoria financeira e de risco para uma ampla gama de empresas no mercado, elaborou uma análise do impacto que os computadores quânticos podem ter na blockchain do Bitcoin e outras criptos em um futuro não tão distante. Alguns trechos:

Uma das aplicações mais conhecidas dos computadores quânticos é quebrar a dificuldade matemática subjacente à maior parte da criptografia usada atualmente. Desde que o Google anunciou que alcançou a supremacia quântica (controverso), tem havido um número crescente de artigos na web prevendo o fim da criptografia usada atualmente em geral, e do Bitcoin em particular.

A blockchain do Bitcoin, atualmente leva cerca de 10 minutos para as transações serem mineradas (a menos que a rede esteja congestionada, o que acontecia com frequência no passado). Enquanto um computador quântico levar mais tempo que isto para derivar a chave privada de uma chave pública específica, a rede estará segura contra um ataque quântico.

Fonte: Relatório da Deloitte

Terminam concluindo que

Os computadores quânticos representam um sério desafio para a segurança do blockchain Bitcoin. Atualmente, cerca de 25% dos Bitcoins em circulação são vulneráveis a um ataque quântico. Se você tem Bitcoins em um endereço vulnerável e acredita que o progresso na computação quântica é mais avançado do que conhecido publicamente, então você provavelmente deve transferir suas moedas para um novo endereço p2pkh (não se esqueça de fazer um backup seguro de sua chave privada).

Os computadores quânticos vão eventualmente se tornar tão rápidos que vão acabar com o processo de transação do Bitcoin. Nesse caso, a segurança do blockchain do Bitcoin será fundamentalmente quebrada. A única solução neste caso é fazer a transição para um novo tipo de criptografia chamada “criptografia pós-quântica”, que é considerada inerentemente resistente a ataques quânticos. Esses tipos de algoritmos apresentam outros desafios para a usabilidade de blockchains e estão sendo investigados por criptógrafos em todo o mundo. Prevemos que pesquisas futuras em criptografia pós-quântica trarão eventualmente as mudanças necessárias para construir aplicativos de blockchain robustos e à prova de futuro.

Fonte: Relatório da Deloitte

A quebra da criptografia do Bitcoin seria o menor dos problemas

O problema será muito maior quando a supremacia quântica for atingida e os computadores quânticos forem utilizados por governos de vários países. Pior ainda quando algum grupo hacker se apoderar de algum deles.

Todas as senhas e criptografia de segurança online, inclusive a do seu banco e sua conta na corretora hoje em dia são baseadas em AES ou derivados, o que seriam facilmente quebradas por estas máquinas. Uma amostra disso são os ataques de ransomware que este ano estão cada vez mais frequentes. Mas isto iriam além, desde as próprias bolsas de valores, contas em bancos até a senhas de silos nucleares e muito mais.

Não é a toa que a corrida está acirrada pois será uma mudança completa na vida online e segurança de dados no mundo e a adoção de criptografia quântica não será uma opção mas necessidade. Isto não está longe, cientistas apontam que em 2025 teremos tais máquinas em um número considerável no mundo e um mercado de computação quântica chegando a beira de 1 bilhão de dólares naquele ano.

PS: Gostou do tema? Uma série de TV bastante interessante que envolve computação quântica e suas possibilidades mais extremas é o DEVS.

Um comentário em “Computadores Quânticos já são realidade. O que isto significa para o Bitcoin?

  1. Muito interessante. Pouco se fala sobre isso mas como você bem escreveu, é algo preocupante. Vai se tornar uma ameaça para nossa mundo absurdamente digitalizado de hoje.
    Obrigada pela dica de série. Estava mesmo querendo assistir algo sobre isso.

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