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← Criptógrafos, computadores quânticos e a guerra pela informação

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Showing Revision 18 created 08/27/2020 by Claudia Sander.

  1. Estou no ramo da segurança digital,
  2. e isso inclui os segredos de vocês.
  3. Os criptógrafos estão
    na linha de frente da defesa

  4. em uma guerra que acontece há séculos:
  5. uma guerra entre os criadores de códigos
  6. e os decifradores.
  7. E essa é uma guerra sobre a informação.
  8. O campo de batalha moderno
    pela informação é digital.
  9. E a guerra é travada em seus celulares,
  10. seus computadores
  11. e na internet.
  12. Nosso trabalho é criar sistemas
    que codificam seus e-mails,
  13. números de cartão de crédito,
    ligações de celular e mensagens de texto,
  14. incluindo aquelas "selfies" atrevidas...
  15. (Risos)

  16. para que todas essas informações
    sejam decodificadas

  17. apenas pelo destinatário pretendido.
  18. Bem, até recentemente,

  19. pensávamos que havíamos
    ganhado essa guerra em definitivo.
  20. Neste momento, seus smartphones
    estão usando criptografia
  21. que pensávamos ser inquebrável,
    e que permaneceria assim.
  22. Nós estávamos errados,
  23. porque os computadores quânticos
    estão à caminho,
  24. e eles mudarão completamente o jogo.
  25. Ao longo da história,

  26. a criptografia e a quebra de códigos
    sempre foram um jogo de gato e rato.
  27. Por volta de 1500,
  28. a rainha Mary, da Escócia, pensou
    estar enviando cartas encriptadas
  29. que apenas seus soldados
    poderiam decifrar.
  30. Mas a rainha Elizabeth I, da Inglaterra,
  31. tinha decifradores trabalhando nelas.
  32. Eles descriptografaram as cartas de Mary,
  33. viram que ela estava
    tentando assassinar Elizabeth,
  34. e, em seguida, decapitaram Mary.
  35. Alguns séculos depois,
    na Segunda Guerra Mundial,
  36. os nazistas se comunicaram
    usando o código Enigma,
  37. um esquema de criptografia muito mais
    complicado, que pensavam ser inquebrável.
  38. Mas então, o bom e velho Alan Turing,
  39. o mesmo cara que inventou
    o que hoje chamamos de computador moderno,
  40. construiu uma máquina
    e a usou para quebrar o Enigma.
  41. Ele decifrou as mensagens alemãs e ajudou
    a acabar com Hitler e seu Terceiro Reich.
  42. E, assim, essa história
    tem se prolongado por séculos.
  43. Os criptógrafos melhoram a criptografia,
  44. e os quebradores de códigos revidam,
    encontrando um meio de decifrá-la.
  45. Isso tem sido como um cabo de guerra,
    e de resultados bem apertados.
  46. Bem, pelo menos até a década de 1970,

  47. quando alguns criptógrafos
    fizeram um enorme avanço.
  48. Eles descobriram uma forma
    extremamente poderosa de criptografar,
  49. chamada: "criptografia de chave pública".
  50. Diferentemente de qualquer
    método já utilizado na história,
  51. ele não requer que as duas partes
    que vão trocar informações confidenciais
  52. tenham enviado previamente
    a senha uma para a outra.
  53. A mágica da criptografia de chave pública
    é que ela nos permite
  54. que nos conectemos de forma segura,
    com qualquer pessoa do mundo,
  55. quer tenhamos trocado dados
    com essa pessoa antes ou não,
  56. e de maneira tão rápida
    que nem percebemos que está acontecendo.
  57. Seja quando mandamos mensagem
    a um amigo para combinarmos uma cerveja,
  58. ou quando um banco está transferindo
    bilhões de dólares a outro,
  59. a criptografia moderna permite
    enviar dados que podem ser protegidos
  60. em uma questão de milissegundos.
  61. A ideia brilhante que torna
    essa mágica possível

  62. apoia-se em problemas
    matemáticos complexos.
  63. Criptógrafos se interessam profundamente
    por coisas que calculadoras não fazem.
  64. Por exemplo, as calculadoras
    podem multiplicar quaisquer dois números,
  65. não importa o tamanho deles.
  66. Mas ir na direção oposta...
  67. começar com o produto, e então perguntar:
  68. "Quais dois números multiplicar
    para chegar a esse?",
  69. isso é um problema realmente complexo.
  70. Se eu perguntasse
    quais números de dois dígitos
  71. devemos multiplicar para chegar a 851,
  72. mesmo com uma calculadora,
  73. a maioria aqui teria dificuldade
    para responder até o fim desta palestra.
  74. E, se eu aumentar um pouco os números,
  75. não há calculadora na Terra
    que poderá fazer essa tarefa.
  76. De fato, até o supercomputador
    mais veloz do mundo
  77. levaria mais do que o tempo
    de vida do universo
  78. para encontrar os dois números
    que se multiplica para chegar a esse.
  79. E esse problema, chamado
    de "fatoração de inteiros",
  80. é exatamente o que cada um
    de seus smartphones e laptops usa agora
  81. para manter seus dados protegidos.
  82. Essa é a base da criptografia moderna.
  83. E o fato de todo o poder computacional
    do mundo combinado não poder resolver isso
  84. é a razão pela qual pensávamos ter achado
  85. um meio de estar de vez
    à frente dos decifradores.
  86. Talvez tenhamos ficado
    levemente arrogantes,

  87. pois justo quando pensávamos
    ter vencido a guerra,
  88. um bando de físicos do século 20
    juntaram-se à festa,
  89. e revelaram que as leis do universo,
  90. as mesmas sobre as quais
    a criptografia moderna foi construída,
  91. não são como pensávamos que eram.
  92. Achávamos que um objeto não poderia
    estar em dois lugares ao mesmo tempo.
  93. Esse não é o caso.
  94. Achávamos que não havia como algo
    rodar no sentido horário e anti-horário
  95. simultaneamente.
  96. Mas isso está incorreto.
  97. E pensávamos que dois objetos
    em lados opostos do universo,
  98. a anos-luz de distância um do outro,
  99. não poderiam de forma alguma influenciar
    um ao outro instantaneamente.
  100. De novo, estávamos errados.
  101. E não é sempre assim
    que a vida parece caminhar?

  102. Justo quando pensamos ter alcançado
    tudo o que queremos,
  103. um bando de físicos chega e revela
  104. que as leis fundamentais do universo são
    totalmente diferentes do que pensávamos?
  105. E isso estraga tudo.

  106. (Risos)

  107. Vejam, no incrivelmente minúsculo
    reino subatômico,

  108. a nível de elétrons e prótons,
  109. as leis clássicas da física,
  110. aquelas que todos conhecemos e amamos,
  111. vão por água abaixo.
  112. E é aqui que aparecem
    as leis da mecânica quântica.
  113. Na mecânica quântica,
  114. um elétron pode estar girando nos sentidos
    horário e anti-horário ao mesmo tempo,
  115. e um próton pode estar
    em dois lugares de uma só vez.
  116. Isso soa como ficção científica,
  117. mas é apenas porque a louca
    natureza quântica do nosso universo
  118. se esconde de nós.
  119. E ela se manteve escondida
    de nós até o século 20.
  120. Mas agora que nós a vimos, o mundo inteiro
    está em uma corrida armamentista
  121. para tentar construir
    um computador quântico...
  122. um computador que pode aproveitar o poder
    do bizarro e louco comportamento quântico.
  123. Essas coisas são tão revolucionárias

  124. e tão poderosas,
  125. que tornarão o supercomputador
    mais rápido de hoje
  126. inútil, em comparação.
  127. De fato, para certos problemas
    que são de grande interesse para nós,
  128. o supercomputador mais rápido de hoje
    está mais próximo de um ábaco
  129. do que de um computador quântico.
  130. Isso mesmo, falo daqueles
    instrumentos de madeira com bolinhas.
  131. Os computadores quânticos podem simular
    processos químicos e biológicos
  132. que estão muito além do alcance
    dos nossos computadores clássicos.
  133. E, como tal, prometem ajuda para resolver
    alguns dos maiores problemas do planeta.
  134. Eles nos ajudarão a combater
    a fome no mundo,
  135. a enfrentar a mudança climática;
  136. a encontrar curas para doenças e pandemias
    que ainda não conseguimos contornar;
  137. a criar inteligência artificial
    sobre-humana;
  138. e, talvez, até mais importante
    do que todas essas coisas,
  139. eles nos ajudarão a entender
    a própria natureza de nosso universo.
  140. Mas com esse potencial incrível

  141. vem um risco igualmente incrível.
  142. Lembram-se dos grandes números
    que mencionei antes?
  143. Não estou falando sobre o 851.
  144. Inclusive, se alguém aqui está distraído
  145. tentando fatorar esse número,
  146. eu vou acabar com a sua aflição
    e contar que é o produto de 23 e 37.
  147. (Risos)

  148. Estou falando sobre o número muito maior
    que veio depois dele.

  149. Enquanto o supercomputador
    mais rápido de hoje
  150. não poderia encontrar esses fatores
    no tempo de vida do universo,
  151. um computador quântico
    poderia facilmente fatorar números
  152. muito, muito maiores que esse.
  153. Os computadores quânticos desmantelarão
    toda a criptografia usada hoje

  154. para proteger vocês e a mim dos hackers.
  155. E eles o farão com facilidade.
  156. Deixe-me colocar assim:
  157. se a computação quântica fosse uma lança,
  158. então a criptografia moderna,
  159. o mesmo sistema inquebrável
    que tem nos protegido há décadas,
  160. seria como um escudo
    feito de lenço de papel.
  161. Qualquer um com acesso a um computador
    quântico terá a chave mestra
  162. para desbloquear o que quiser
    em nosso mundo digital.
  163. É possível roubar dinheiro
    de nossos bancos
  164. e controlar as economias.
  165. É possível desligar a energia
    de hospitais ou lançar armas nucleares.
  166. Ou apenas se sentar e assistir a todos
    em suas próprias webcams
  167. sem que sequer suspeitemos
    que isso está acontecendo.
  168. A unidade fundamental de informação
    dos computadores que estamos acostumados,

  169. como este aqui,
  170. é chamada de "bit".
  171. Um bit comum pode estar
    em um de dois estados:
  172. ele pode ser zero ou um.
  173. Quando converso via FaceTime
    com minha mãe, do outro lado do mundo...
  174. ela vai me matar por ter
    colocado esse slide aqui...
  175. (Risos)

  176. na verdade, estamos mandando um ao outro
    uma longa sequência de "zeros" e "uns",

  177. que saltam de computador para computador,
    satélite para satélite,
  178. e transmitem nossos dados
    em um ritmo rápido.
  179. Os bits certamente são muito úteis.
  180. Na verdade, tudo o que fazemos
    atualmente com a tecnologia
  181. é devido à utilidade dos bits.
  182. Mas estamos começando a perceber
  183. que bits são muito pobres ao simular
    moléculas e partículas complexas.
  184. Isso porque, de certa forma,
  185. processos subatômicos podem estar
    fazendo duas ou mais coisas opostas
  186. simultaneamente, à medida que seguem
    as bizarras regras da mecânica quântica.
  187. Então, no final do século passado,

  188. alguns físicos muito inteligentes
    tiveram esta ideia brilhante:
  189. em vez de usar bits,
  190. construir computadores baseados
    nos princípios da física quântica.
  191. Bem, a unidade fundamental
    de um computador quântico
  192. é chamada de "qubit".
  193. É a abreviação de "quantum bit",
    ou "bit quântico".
  194. Em vez de ter dois estados,
    como zero ou um,
  195. um qubit pode ter
    um número infinito de estados.
  196. E isso corresponde a ele ser
    alguma combinação de tanto zero quanto um
  197. ao mesmo tempo,
  198. um fenômeno que chamamos
    de "sobreposição".
  199. E quando nós temos
    dois qubits em sobreposição,
  200. estamos de fato trabalhando
    com todas as quatro combinações
  201. de zero-zero, zero-um, um-zero e um-um.
  202. Com três qubits,
  203. estamos trabalhando em sobreposição
    através de oito combinações,
  204. e por aí vai.
  205. A cada vez que adicionamos um único qubit,
    dobramos o número de combinações
  206. com que podemos trabalhar
    com a sobreposição, ao mesmo tempo.
  207. E quando ampliamos a escala
    para trabalhar com muitos qubits,
  208. podemos fazê-lo com um número exponencial
    de combinações ao mesmo tempo.
  209. E isso é apenas um indicativo
    do poder da computação quântica.
  210. Bem, na criptografia moderna,

  211. nossas senhas, assim como os dois fatores
    daquele número grande,
  212. são apenas longas sequências
    de "zeros" e "uns".
  213. Para descobri-las,
  214. um computador clássico deve passar
    por cada uma das combinações,
  215. uma após a outra,
  216. até que encontre aquela que funciona
    e quebra nossa criptografia.
  217. Mas, em um computador quântico,
  218. com qubits suficientes em sobreposição,
  219. a informação pode ser extraída
    de todas as combinações ao mesmo tempo.
  220. Em apenas poucos passos,
  221. um computador quântico pode deixar de lado
    todas as combinações incorretas,
  222. separar a que está certa,
  223. e, então, destravar
    nossos preciosos segredos.
  224. Agora, a um nível quântico maluco,

  225. algo realmente incrível
    está acontecendo aqui.
  226. A sabedoria convencional compartilhada
    por muitos dos principais físicos...
  227. e vocês precisam prestar atenção, agora...
  228. é de que cada combinação, na verdade,
    é examinada em um computador quântico
  229. dentro de seu próprio universo paralelo.
  230. Eles adicionam cada combinação dessas
    como ondas em uma poça d'água.
  231. As combinações erradas
  232. cancelam-se entre si.
  233. E as combinações certas
  234. reforçam umas às outras, e se amplificam.
  235. Então, ao final do programa
    de computador quântico,
  236. tudo o que sobra é a resposta correta,
  237. que nós podemos observar aqui,
    neste universo.
  238. Agora, se isso não faz total sentido
    para vocês, não se preocupem.

  239. (Risos)

  240. Vocês estão bem acompanhados.

  241. Niels Bohr, um dos pioneiros dessa área,
  242. disse certa vez que qualquer um
    que contemplasse a mecânica quântica
  243. sem ficar profundamente chocado
  244. não a tinha compreendido.
  245. (Risos)

  246. Mas dá para ter uma ideia
    do que estamos enfrentando,

  247. e por que é a hora de nós, criptógrafos,
  248. elevarmos nosso nível de vez.
  249. E temos de fazer isso rápido,
  250. porque os computadores quânticos
  251. já existem em laboratórios do mundo todo.
  252. Felizmente, neste momento,

  253. eles existem apenas em uma escala
    relativamente pequena,
  254. ainda insignificante para desmantelar
    nossas chaves criptográficas mais amplas.
  255. Mas podemos não estar
    seguros por muito tempo.
  256. Alguns colegas creem
    que agências governamentais secretas
  257. já construíram um grande suficiente,
  258. e apenas não contaram a ninguém.
  259. Alguns especialistas dizem
    que eles chegarão em 10 anos.
  260. Algumas pessoas dizem que levarão 30 anos.
  261. E podem achar que se eles
    chegarão daqui a 10 anos,
  262. haverá tempo suficiente
    para nós, criptógrafos,
  263. descobrirmos como proteger a internet.
  264. Mas, infelizmente, não é tão fácil.

  265. Mesmo se ignorarmos
    os muitos anos que levam
  266. para padronizar e então distribuir
    nossa nova tecnologia de criptografia,
  267. em alguns aspectos,
    já pode ser tarde demais.
  268. Criminosos digitais espertos
    e agências governamentais
  269. já podem estar armazenando
    nossos dados encriptados mais sensíveis,
  270. antecipando o futuro quântico.
  271. As mensagens de líderes estrangeiros,
  272. generais de guerra,
  273. ou de indivíduos que questionam o poder
  274. estão encriptadas, por hora.
  275. Mas, assim que chegar o dia
  276. em que alguém coloque as mãos
    em um computador quântico,
  277. essa pessoa pode decifrar retroativamente
    qualquer coisa do passado.
  278. Em certos setores
    governamentais e financeiros,
  279. ou em organizações militares,
  280. dados sensíveis têm que permanecer
    secretos por 25 anos.
  281. Então, se um computador quântico
    realmente existir em 10 anos,
  282. esses caras já estão 15 anos atrasados
  283. para proteger quanticamente
    sua criptografia.
  284. Enquanto muitos cientistas no mundo

  285. estão correndo para tentar
    construir um computador quântico,
  286. nós, criptógrafos, estamos urgentemente
    tentando reinventar a criptografia
  287. para nos proteger muito antes
    da chegada desse dia.
  288. Estamos procurando por novos
    e desafiadores problemas matemáticos.
  289. Estamos procuramos por problemas
    que, assim como a fatoração,
  290. possam ser usados em nossos
    smartphones e laptops de hoje.
  291. Mas, diferentemente da fatoração,
    precisamos que esses problemas
  292. sejam tão difíceis que sejam inquebráveis
    mesmo com um computador quântico.
  293. Nos últimos anos, temos procurando
    num espectro bem mais amplo da matemática

  294. para encontrar problemas desse tipo.
  295. Temos observado números e objetos
    muito mais exóticos e bem mais abstratos
  296. do que aqueles que estamos acostumados,
    como os de nossas calculadoras.
  297. E acreditamos ter encontrado
    alguns problemas geométricos
  298. que podem ser a solução.
  299. Ao contrário dos problemas geométricos
    bi ou tridimensionais
  300. que costumávamos resolver com caneta
    e papel quadriculado no colegial,
  301. a maioria desses problemas estão definidos
    em bem mais de 500 dimensões.
  302. Além de serem mais difíceis de retratar
    e resolver em papel quadriculado,
  303. também acreditamos que eles estejam
    fora do alcance de um computador quântico.
  304. Assim, embora seja o começo,
  305. estamos depositando nossa esperança aqui
    ao tentarmos proteger nosso mundo digital,
  306. enquanto caminhamos
    para o futuro quântico.
  307. Assim como todos os outros cientistas,

  308. nós, criptógrafos, estamos
    tremendamente empolgados
  309. com o potencial de viver em um mundo
    ao lado dos computadores quânticos.
  310. Eles podem ser uma força para tanto bem...
  311. Mas, não importa em qual
    futuro tecnológico nós vivamos,
  312. nossos segredos sempre serão
    uma parte de nossa humanidade.
  313. E isso é algo que vale a pena proteger.
  314. Obrigado.

  315. (Aplausos)