Criptografia quântica quase pronta para os telefones celulares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/05/2023

Ulrik Andersen mostra a versão mais recente de um gerador de números aleatórios mecânico quântico, pronto para ser reduzido para a escala de milésimos de milímetro.
[Imagem: Bax Lindhardt]

Gerador de números aleatórios

Há mais uma década, uma equipe da Universidade Técnica da Dinamarca vem desenvolvendo um "dado quântico", um gerador de números aleatórios que funciona com base na mecânica quântica.

Os números aleatórios são essenciais para a criptografia e para todos os mecanismos de segurança, das senhas de acesso até as transações bancárias, porque, caso o número inicial usado para o cálculo não seja realmente aleatório, é possível fazer a engenharia reversa do processo e descobrir a senha e a chave criptográfica.

O problema é que a aleatoriedade real é surpreendentemente rara - quase impossível de ser alcançada, pode-se dizer -, o que nos faz depender hoje quase integralmente dos chamados geradores pseudoaleatórios.

Ulrik Andersen e seus colegas tiveram então a ideia de criar um gerador de números aleatórios com um diodo laser e um detector, usando o par para formar números aleatórios por meio de medições das chamadas flutuações do vácuo quântico.

O normal é que os engenheiros tentem reduzir ao mínimo as flutuações da luz que fica refletindo-se repetidamente entre os dois espelhos para produzir a emissão laser. Neste caso, porém, o que se deseja é justamente o oposto, deixando as flutuações correrem soltas. Basta então ler as flutuações da luz e transformar os padrões em números, que serão verdadeiramente aleatórios porque emergem das partículas quânticas virtuais, que emergem e desaparecem no vácuo quântico o tempo todo.

Gerador quântico miniaturizado

A novidade é que a equipe fez isso usando um dispositivo miniaturizado e capaz de gerar os números aleatórios em uma velocidade sem precedentes: 10 vezes mais rápido que seu concorrente mais próximo.

O resultado foi tão bom que a equipe já montou uma empresa para comercializar a tecnologia.

"Hoje, geradores de números aleatórios quânticos já estão sendo desenvolvidos por empresas em todo o mundo, em países como Espanha, Austrália, Reino Unido e Suíça. A razão pela qual estamos desenvolvendo um gerador de números aleatórios mecânicos quânticos é que nossa tecnologia é particularmente simples e ultrarrápida, e que podemos fornecer provas matemáticas de que os números são completamente aleatórios, o que poucos dos nossos concorrentes no mercado conseguem," disse Andersen.

O protótipo de demonstração mede 3 x 5 centímetros, o que já é muito pequeno nesse campo, mas ele foi fabricado no laboratório da universidade. A equipe afirma que, usando processos industriais de ponta, o gerador de números aleatórios quântico poderá ser fabricado na escala dos micrômetros, e a um custo muito baixo.

Isso fará com que a tecnologia possa ser usada em aparelhos portáteis, como os telefones celulares, levando o nível de segurança a um novo patamar.

Um gerador de números aleatórios a laser é uma das opções mais seguras, ao lado de opções ainda menos desenvolvidas como a criptografia baseada no caos e a geração de números aleatórios com raios cósmicos.
[Imagem: Kyungduk Kim et al. - 10.1126/science.abc2666]

Comercialização das tecnologias quânticas

A comercialização das tecnologias quânticas ainda está em uma fase muito incipiente, não contando com padrões e especificações que permitam comparar as soluções apresentadas.

No caso dos geradores de números aleatórios, por exemplo, os pesquisadores e fabricantes ainda precisam mostrar suas provas matemáticas teóricas de que os números aleatórios são 100% genuínos - ao contrário dos algoritmos computadorizados, que não são verdadeiramente aleatórios.

"Para que nossa tecnologia seja integrada a sistemas de comunicação comercial e se torne parte de redes e infraestruturas de produção, dependemos do estabelecimento de novos padrões e certificações para tecnologias quânticas. A organização europeia de padronização ETSI está entre as que trabalham para desenvolvê-la, com a contribuição de especialistas e pesquisadores. É absolutamente fundamental para o desenvolvimento de um amplo mercado que as tecnologias quânticas recebam um selo de aprovação internacional. Mas, até lá, as provas matemáticas garantem a segurança," disse Andersen.

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