Opinião: O impacto da computação quântica na cibersegurança

Por Rui Duro (*) 

As empresas de cibersegurança, para conseguirem oferecer as melhores condições, têm de se manter à frente dos cibercriminosos, inovando continuamente e considerando novas abordagens para a cibersegurança. E, uma das tecnologias emergentes que estamos a seguir é a computação quântica.

Um computador quântico é um tipo de computador que utiliza a mecânica quântica para processar informações, permitindo-lhe resolver determinados problemas muito mais rapidamente do que os computadores clássicos. Sugerida pela primeira vez em 1980 pelo físico Paul Benioff, a computação quântica ainda está em fase de investigação. No entanto, os investigadores já estão a começar a considerar os tipos de aplicações que podem ser executadas em computadores quânticos com potencial para transformar as nossas vidas. Os computadores quânticos não só vão melhorar significativamente a velocidade de resolução de certos problemas, como também vão resolver problemas que deixam perplexos os supercomputadores mais potentes da atualidade.

Apresentando uma breve historia da computação quântica, é importante explicar que, em vez de utilizar bits clássicos, que só podem ter um valor de 0 ou 1, os computadores quânticos funcionam com unidades de dados chamadas qubits (bits quânticos). Estes são muito diferentes dos bits dos computadores atuais. Graças aos fenómenos da mecânica quântica, os qubits têm propriedades de enredo e de sobreposição que não se aplicam aos bits clássicos, o que permite utilizar os qubits para efetuar cálculos muito mais eficientes.

A sobreposição significa que cada qubit tem simultaneamente os valores 1 e 0 (e todas as combinações lineares dos mesmos). Devido a esta propriedade, o registo de n qubits representa 2n valores diferentes de cada vez. Consequentemente, efetuar uma operação num registo de um computador quântico com n qubits é semelhante a efetuar 2n operações no registo de um computador clássico com n bits.

O enredo de qubits permite aos investigadores correlacionar os valores dos qubits, uma vez que a alteração do valor de um qubit resulta na alteração dos outros também. Esta propriedade permite aos investigadores realizar determinadas tarefas computacionais mais rapidamente, especialmente na área da factorização e da pesquisa em bases de dados.

Estão a ser exploradas várias técnicas para a construção de computadores quânticos, incluindo circuitos supercondutores, iões aprisionados e qubits topológicos. No entanto, são necessários software e algoritmos especializados para utilizar plenamente as características únicas da computação quântica. Para se conseguir uma computação quântica prática, é necessário resolver uma série de obstáculos, como a correção de erros, o aumento do número de qubits e a integração da computação clássica e quântica. Apesar dos desafios, muitos governos, universidades e empresas estão a trabalhar no desenvolvimento de computadores quânticos e a explorar as suas potenciais aplicações. E têm feito bons progressos. O primeiro computador quântico criado em meados dos anos noventa tinha capacidade para apenas dois qubits. Em 2022, a IBM apresentou um computador quântico com 433 qubits. No entanto, um computador de 433 qubits é ainda insuficiente para resolver problemas complexos da vida real.

Os benefícios da computação quântica

Com a computação quântica, os investigadores esperam ser capazes de resolver problemas anteriormente sem solução, trazendo grandes benefícios para a sociedade em muitas áreas:

– Descoberta e desenvolvimento de medicamentos: os computadores quânticos podem ser utilizados para simular o comportamento das moléculas e as suas interações, o que poderá ajudar a acelerar a descoberta e o desenvolvimento de novos medicamentos. Os computadores quânticos podem também ajudar a identificar novos candidatos a medicamentos e a otimizar os já existentes, modelando as suas estruturas e propriedades moleculares. Podem também fornecer cálculos mais exatos das propriedades moleculares, o que ajudará a reduzir o tempo e o custo necessários para o desenvolvimento de medicamentos.

– Cuidados de saúde: os computadores quânticos poderão ser utilizados para analisar grandes quantidades de dados de pacientes e de informação molecular, permitindo planos de tratamento personalizados e diagnósticos mais precisos. Poderão ainda ajudar a analisar dados genómicos em grande escala e melhorar a nossa compreensão das doenças genéticas e das opções de tratamento personalizado.

– Serviços financeiros e bancários: os computadores quânticos serão capazes de realizar otimizações de problemas muito mais rapidamente do que os computadores clássicos, com um número muito maior de variáveis e restrições, o que levará ao desenvolvimento de modelos de aprendizagem automática mais avançados. Isto poderá ser útil para a análise de riscos, otimização de carteiras, previsões financeiras e deteção de fraudes.

– Logística: os computadores quânticos têm o potencial de revolucionar o sector da logística, permitindo uma otimização mais rápida e precisa da gestão da cadeia de abastecimento, dos transportes e das existências. Poderão ser utilizados para otimizar os fluxos de tráfego e desenvolver sistemas de transporte mais eficientes. Poderão também ajudar a melhorar o encaminhamento e a programação de todos os tipos de veículos, incluindo camiões, aviões e navios. Além disso, poderão ser utilizados para melhorar a gestão de inventários, otimizando a disposição dos armazéns e minimizando os custos de armazenamento e transporte de mercadorias.

Mas não são só benefícios. Os computadores quânticos podem também trazer muitos novos desafios técnicos. Estamos a aproximar-nos do dia em que um computador quântico será capaz de resolver determinados problemas matemáticos de forma exponencialmente mais rápida do que os computadores clássicos. Por exemplo, um computador quântico será provavelmente capaz de quebrar os atuais sistemas de criptografia de chave pública, o que terá um grande impacto na segurança da Internet.

É difícil prever quando é que a computação quântica se tornará uma realidade. Poderá ser daqui a meses ou anos. No entanto, enquanto os investigadores trabalham diligentemente para fazer avançar a computação quântica, a indústria da cibersegurança em geral não está preparada. E na Check Point, também estamos a trabalhar diligentemente no desafio da encriptação resistente ao quantum.

(*) Country Manager da Check Point Software Technologies em Portugal