Computadores quânticos são as armas nucleares do futuro da mineração do mundo bitcoin como

Cinco anos atrás, era questionável se a computação quântica seria algo mais do que uma tecnologia experimental com uma base de usuários muito pequena. Agora, com vários fornecedores aumentando o qubit e suportando contagens de aplicativos e tornando-os acessíveis para o desenvolvimento em nuvem, a promessa – e a ameaça – dos sistemas quânticos estão se destacando. Infelizmente, as poderosas capacidades dos computadores quânticos também introduzem riscos à nossa atual tecnologia de segurança, a saber, a criptografia de chave pública. No entanto, existem maneiras de direcionar isso. A criptografia de chave simétrica, como o Advanced Encryption Scheme (AES) ou o Secure Hash Algorithm (SHA) -2 e -3 não será totalmente comprometida. O único ataque conhecido usa o algoritmo de Grover, que realiza uma busca não estruturada rápida pelo espaço-chave para cifras simétricas ou o espaço de saída para algoritmos hash criptográficos.


No entanto, a pesquisa aprimorada pelo algoritmo de Grover tem um limite superior. Além disso, o ataque requer uma quantidade considerável de quantum recursos, que compra o tempo das organizações – pelo menos por agora. Com os recursos necessários, esses algoritmos de chave simétrica podem sustentar sua segurança simplesmente aumentando os tamanhos das chaves ou os tamanhos de saída para no máximo o dobro do tamanho atual.

As inovações rápidas em sistemas quânticos, incluindo a chegada delas em plataformas de nuvem, significam acesso mais rápido a máquinas quânticas do que qualquer um poderia esperar até cinco anos atrás. Embora a ameaça não seja iminente – ou seja, esteja em qualquer lugar entre cinco e doze anos – toda a indústria precisa tomar cuidado e começar a se preparar para o que o NIST chama de era da criptografia pós-quântica, ou o infeliz ponto de Nossas abordagens criptográficas padrão para segurança funcionam por mais tempo.

Considere, por exemplo, que com o estado atual de segurança, todos os bancos do mundo precisarão atualizar todos os sistemas que usam para interagir com seus clientes, aqueles que emitem cartões de crédito e terminais de pontos de venda e, é claro, toda a infraestrutura. em cada prédio onde os caixas se conectam. Isto também se aplica às transferências interbancárias e muito mais do que pode ser razoavelmente listado. O ponto é que este não é um projeto de cinco anos, é uma década de trabalho mínimo.

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Imagine um computador resolvendo os problemas matemáticos que os supercomputadores mais rápidos da atualidade não conseguem desbloquear, em menos de um piscar de olhos. Imagine uma tecnologia que possa permitir a um observador ver através das paredes ou ver as profundezas mais escuras dos oceanos do mundo. Imagine uma tecnologia que pode construir redes globais essencialmente inacessíveis, ao mesmo tempo em que torna instantaneamente transparentes os dados mais secretos de um antagonista. Todas estas são características de computadores quânticos e tecnologia quântica, que definirá o futuro da tecnologia da informação global por décadas, possivelmente séculos, por vir. Representa uma revolução tão profunda quanto qualquer outra na história moderna, e é uma revolução na qual estamos à beira, com todas as suas promessas – e seus perigos. – Arthur Herman, “Vencendo a corrida em Computação quântica,”Assuntos Americanos, Verão de 2018

“Os problemas científicos básicos da indústria em torno da computação quântica estão sendo resolvidos. Nós podemos construir, controlar e conectar qubits e fazer algo útil com eles já. Quando os fornecedores de nuvem começam a dizer que têm um computador quântico e os algoritmos podem ser executados como um serviço de nuvem, essa deve ser a primeira chamada de alerta real ”, diz Scott Totzke, CEO e co-fundador da empresa de segurança criptográfica ISARA Corporation.

Totzke, cuja carreira ocupa posições de segurança na BlackBerry e na Huawei, diz que o potencial de ameaça é muito maior do que o temido (mas não realizado) ataque de tecnologia Y2K na tecnologia, mas com impactos muito mais amplos, já que muito mais de nossas vidas diárias estão enraizadas nos sistemas. que usam criptografia que pode, num futuro não muito distante, ser quebrada por máquinas quânticas.

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O computador quântico da IBM está apenas na marca de 50 qubits e Totzke diz que isso se torna uma ameaça real quando esses sistemas estão no nível de 4.000 a 5.000 qubits. O recozimento da D-Wave não é uma ameaça tão grande aos sistemas criptográficos porque não resolve o problema do algoritmo de Shor da mesma forma que os computadores quânticos dos modelos de gate. Apesar de uma contagem de 4.000 qubits tolerante a falhas ainda estar longe, ele nos leva ao ponto sobre a preparação antecipada e o que está em jogo.

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“O perigo está na grande enormidade de informações críticas que agora são protegidas por criptografia assimétrica, incluindo informações bancárias e de cartão de crédito, comunicações por e-mail, redes militares e sistemas de armas, carros autônomos, rede elétrica, inteligência artificial (AI). , e mais. Embora a criptografia assimétrica seja eficaz contra os hackers atuais armados com computadores clássicos, os computadores quânticos poderão invadir esses sistemas e interromper sua operação e / ou roubar dados protegidos ”, segundo um relatório da Hudson Research.

Embora o acesso à nuvem neste momento não signifique amplo acesso para ataques, é um sinal para todos os setores da indústria de tecnologia começarem a pensar sobre isso agora. Imagine um computador resolvendo os problemas matemáticos que os supercomputadores mais rápidos da atualidade não conseguem desbloquear, em menos de um piscar de olhos. Imagine uma tecnologia que possa permitir a um observador ver através das paredes ou ver as profundezas mais escuras dos oceanos do mundo. Imagine uma tecnologia que pode construir redes globais essencialmente inacessíveis, ao mesmo tempo em que torna instantaneamente transparentes os dados mais secretos de um antagonista. Todas estas são características de computadores quânticos e tecnologia quântica, que definirá o futuro da tecnologia da informação global por décadas, possivelmente séculos, por vir. Representa uma revolução tão profunda quanto qualquer outra na história moderna, e é uma revolução na qual estamos à beira, com todas as suas promessas – e seus perigos. – Arthur Herman, “Ganhando a Corrida em Computação Quântica”, American Affairs, Summer 2018

“É importante não ficar muito animado com os riscos de segurança Computação quântica na nuvem, que é cedo, mas realmente diz que este é um campo real de evolução na computação e está se movendo para um contexto comercial prático. A tendência é que a curva tecnológica em termos de inovação e crescimento acelere neste caso o número de qubits e a complexidade dos problemas que estão sendo resolvidos ”, afirma Totzke.

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Hoje temos dois padrões: o RSA, que foi desenvolvido na década de 1970 e a criptografia de curva elíptica. Ambos compartilham uma construção matemática semelhante que pode ser explorada através do algoritmo de Shor. O trabalho de pesquisa para Totzke e equipe, bem como a comunidade de segurança em geral, é continuar encontrando maneiras de negociar as chaves de segurança que mantêm a segurança, mas também são otimizadas para os tempos de espera muito curtos aos quais agora estamos acostumados. Por exemplo, como o comércio on-line mudaria se os usuários tivessem que esperar duas horas pela criptografia?

Por seu turno, a ISARA desenvolveu um novo método de criação de um certificado digital composto ou híbrido que contém as contrapartes clássicas de chave pública e assinatura e de segurança quântica juntas. Uma boa analogia para essa tecnologia seria um passaporte de jurisdição dupla, que contém a identidade de um único indivíduo certificado como autêntico por dois países. A chave para tal constructo é garantir que este certificado digital criptomo-ável seria de fato aceito como legítimo ao obter autorização para entrar em qualquer país, sem nenhum esforço extra ou treinamento requerido pelo portador do passaporte ou pelos oficiais de controle de fronteira.

A empresa diz que um certificado de criptografia ágil permite compatibilidade retroativa entre sistemas que reconhecem algoritmos clássicos e aqueles que são atualizados para reconhecer algoritmos seguros para quantum. Nesse caso, um sistema atualizado pode se comunicar com um legado usando certificados de criptografia ágil, pois o sistema legado processará apenas as primitivas criptográficas clássicas e ignorará os equivalentes seguros para quantum sem qualquer modificação. Isso torna a migração desses sistemas dependentes em fases não apenas possível, mas também prática, pois a complexidade das migrações em etapas é bastante reduzida, pois a compatibilidade com versões anteriores é mantida.

Esta é uma abordagem de muitas estratégias que estão sendo firmadas com a integração de órgãos de padrões de tecnologia para garantir uma abordagem consistente. Por enquanto, os objetos no espelho são mais próximos do que aparentam, mas com prazos de entrega em sistemas de revisão que fazem fronteira com a marca de 10 anos ou mais, nunca é cedo demais para começar a investigar. Se a aprovação da Iniciativa de Computação Quântica nos EUA for qualquer sinal, podemos esperar ver desenvolvimentos complementares em sistemas quânticos como medidas ofensivas e os métodos de segurança aprimorados para proteger sistemas no lado defensivo.