Avanço quântico revolucionário abre caminho a comunicações online mais seguras

3 de Setembro 2020

O mundo está mais próximo de ter uma Internet totalmente segura e uma resposta à crescente ameaça de ciberataques. Uma equipa internacional de cientistas criou um protótipo que poderia transformar a forma como comunicamos na web.

A investigação liderada pela Universidade de Bristol e publicada na revista “Science Advances”, tem potencial para servir milhões de utilizadores, é entendida como a maior rede quântica de sempre do seu género e poderia ser utilizada para tornar as comunicações online seguras, particularmente no atual contexto de pandemia, em que cada vez mais pessoas utilizam a Internet.

A implementação de uma nova tecnologia, que aproveita as leis simples da física, pode tornar as mensagens completamente seguras e evitar que sejam intercetadas, ao mesmo tempo que supera os grandes desafios que anteriormente limitavam os avanços desta tecnologia, pouco utilizada mas muito publicitada.

O Dr. Siddarth Joshi, que chefiou o projeto nos Laboratórios de Tecnologia de Engenharia Quântica da Universidade de Bristol, referiu que esta nova tecnologia “representa um enorme avanço e torna a Internet quântica uma proposta muito mais realista. Até agora, construir uma rede quântica implicava custos, tempo e recursos enormes, além de frequentemente a sua segurança ficar comprometida, o que punha em causa todo o projeto”.

“A nossa solução é escalável, relativamente barata e, o mais importante de tudo, inexpugnável. Isso representa uma mudança emocionante e abre caminho para um desenvolvimento muito mais rápido e uma implantação generalizada desta tecnologia”.

A Internet atual baseia-se em códigos complexos para proteger a informação, mas os hackers são cada vez mais hábeis em burlar esses sistemas, o que origina ciberataques em todo o mundo, violação da privacidade e fraudes que ascendem a triliões de euros por ano. Prevê-se que estes custos aumentem drasticamente, daí que os argumentos para encontrar uma alternativa sejam cada vez mais convincentes. Há décadas que a tecnologia quântica é considerada o substituto revolucionário das técnicas de encriptação atuais.

Até agora, os físicos desenvolveram uma forma de encriptação segura, conhecida como “Distribuição de Chaves Quânticas”, na qual se transmitem partículas de luz, denominadas fotões. O processo permite que duas partes partilhem, sem risco de interceção, uma chave secreta utilizada para encriptar e decifrar informação. Mas até à data, esta técnica só tem sido eficaz entre dois utilizadores.

“Até agora, os esforços para expandir a rede envolveram uma vasta infraestrutura e um sistema que requer a criação de outro emissor e recetor para cada utilizador adicional. Partilhar mensagens desta forma, conhecida como “nós de confiança”, não é suficiente porque utiliza tanto hardware extra que poderia haver fugas e já não seria totalmente seguro”, disse o Dr. Siddarth Joshi.

A quântica aplica um princípio aparentemente mágico, denominado “Emaranhamento Quântico”, que Albert Einstein descreveu como “ação fantasmagórica à distância”. Ocorre quando duas partículas se tornam inextricavelmente ligadas e o que quer que aconteça a uma afeta imediatamente a outra, independentemente de se encontrarem a milhares de quilómetros de distância. Este processo representa grandes oportunidades para os computadores quânticos, os sensores e o processamento de informação.

“Em vez de ter de replicar todo o sistema de comunicação, esta última metodologia, chamada “multiplexação”, divide as partículas de luz, emitidas por um único sistema, para que possam ser recebidas por múltiplos utilizadores de forma eficiente”, explicou o Dr. Siddarth Joshi.

A equipa criou uma rede para oito utilizadores utilizando apenas oito caixas recetoras, enquanto o primeiro método necessitaria que o número de utilizadores fosse multiplicado muitas vezes – neste caso, até chegar a 56 caixas. À medida que o número de utilizadores aumenta, a logística torna-se cada vez mais inviável – por exemplo, 100 utilizadores implicariam 9.900 caixas recetoras.

Para demonstrar a sua funcionalidade à distância, as caixas recetoras foram conectadas à fibra ótica em diferentes locais de Bristol. A capacidade de transmitir mensagens através da comunicação quântica foi testada utilizando a rede de fibra ótica existente na cidade.

“Além de ser completamente segura, a maravilha desta nova técnica é a sua agilidade aerodinâmica, que requer um mínimo de hardware porque se integra na tecnologia existente”, referiu o investigador.

O sistema também inclui gestão de tráfego, proporcionando um melhor controlo da rede que permite, por exemplo, dar prioridade a certos utilizadores, através de uma conexão mais rápida.

Enquanto os sistemas quânticos anteriores levaram anos a construir, com um custo de milhões ou mesmo milhares de milhões de euros, esta rede foi criada em poucos meses por menos de 300.000 libras. As vantagens financeiras aumentam à medida que a rede se expande. Enquanto 100 utilizadores de sistemas quânticos anteriores poderiam custar cerca de 5 mil milhões de euros, o Dr. Siddarth Joshi acredita que a tecnologia de multiplexação poderia reduzir esse custo para cerca de 4,5 milhões de euros (menos de 1 por cento).

Nos últimos anos, a criptografia quântica tem sido utilizada com sucesso para proteger transações entre centros bancários na China ou assegurar a votação segura de um ato eleitoral na Suíça. No entanto, a sua aplicação mais ampla tem sido travada pela enorme dimensão dos recursos e custos envolvidos.

“Com estas economias de escala, a perspetiva de uma Internet quântica de uso universal é muito menos improvável. Demonstrámos o conceito e, aperfeiçoando ainda mais os nossos métodos de multiplexagem para otimizar e partilhar os recursos da rede, poderíamos considerar a hipótese de servir não apenas centenas ou milhares, mas potencialmente milhões de utilizadores num futuro não muito distante”, disse o Dr. Joshi.

“As ramificações da pandemia de Covid-19 não só demonstraram a importância, o potencial e a nossa crescente dependência da Internet, mas também como é primordial a sua completa segurança. O emaranhado da multiplexação poderia conter a chave para tornar esta segurança uma realidade tão necessária”.

Esta investigação recebeu financiamento do “Quantum Communications Hubs” do “Engineering and Physical Science Research Council” (EPSRC), do Ministério da Ciência e Educação (MSE) da Croácia, e da Agência Austríaca de Promoção da Investigação (FFG).

As instituições que colaboram com a Universidade de Bristol são a Universidade de Leeds, o Instituto Ruder Boskovic da Croácia (RBI), em Zagreb, o Instituto Austríaco de Ótica Quântica e Informação Quântica (IQOQI), em Viena, e a “National University of Defence Technology” (NUDT) da China.

NR/HN/Adelaide Oliveira

 

 

0 Comments

Submit a Comment

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *

ÚLTIMAS

MAIS LIDAS

Share This
Verified by MonsterInsights