A Diretoria de Sinais da Austrália divulgou suas diretrizes sobre criptografia clássica e atualização para pós-quântica. O NIST dos EUA, o ASD da Austrália, o NCSC do Reino Unido e outros estão convergindo por volta de 2030 como o ano para garantir que os algoritmos sejam pós-quânticos. Você está pronto para o Quantum?

Contagem regressiva para o Dia Q - Parte 1 por @apruden08 A computação quântica aproveita a mecânica quântica, a teoria física mais precisa já criada pela ciência. Desde que o físico Richard Feynman propôs o conceito pela primeira vez em 1981, os computadores quânticos passaram da teoria para a realidade, com vários protótipos funcionais disponíveis hoje. Sua realização nas menores escalas foi um triunfo teórico. No entanto, essas máquinas de primeira geração são rudimentares em comparação com o hardware clássico de nível de consumidor. Para que os computadores quânticos sejam relevantes, eles devem ser dimensionados. Embora os chamemos de "computadores", os computadores quânticos diferem fundamentalmente da máquina clássica que você está usando para ler isso. Compreender os princípios fundamentais da mecânica quântica e, em particular, como ela difere de nossas noções clássicas de computação, é fundamental para entender o poder potencial de um computador quântico e os desafios de construir um. Este post é o primeiro de uma série de cinco partes que fornecerá uma compreensão fundamental da computação quântica e uma metodologia para estimar a linha do tempo de um computador quântico criptograficamente relevante. Essa base fornecerá uma estrutura para avaliarmos de forma realista o cronograma do Dia Q para entender quanto tempo temos para nos preparar. Diferenças fundamentais entre computação clássica e quântica Enquanto os computadores clássicos operam com conceitos lógicos relativamente simples, os computadores quânticos dependem de princípios da mecânica quântica que desafiam nossas intuições cotidianas sobre informações. Conceitos como superposição, emaranhamento, interferência e o teorema da não clonagem dão aos computadores quânticos propriedades radicalmente diferentes em comparação com os computadores clássicos e, portanto, diferentes capacidades e limitações. Aqui estão algumas facetas importantes da mecânica quântica que definem inerentemente um computador quântico: Superposição - Na mecânica quântica, as partículas não ocupam estados definidos como os bits clássicos. Em vez disso, eles existem em uma superposição, ou uma combinação linear de estados possíveis, descritos por uma função de onda. Esta função de onda codifica todos os estados possíveis do sistema que está descrevendo. Concretamente, enquanto um bit clássico representa definitivamente 0 ou 1, um qubit pode estar em uma superposição de ambos simultaneamente. O resultado obtido na medição depende de uma distribuição de probabilidade derivada da função de onda. Em outras palavras, a superposição permite que um qubit codifique um espaço de estados muito mais rico do que um bit clássico, que é o que dá à computação quântica seu potencial exponencial. Este ponto é crucial para entender um dos principais desafios na construção de um computador quântico. Na computação clássica, a medição é passiva, pois a leitura da memória não a altera. Mas na mecânica quântica, o ato de medir um sistema colapsa uma superposição em um estado definido. Para obter uma vantagem significativa de um computador quântico, essa superposição deve ser cuidadosamente preservada até o momento certo. Emaranhamento - Na mecânica quântica, as partículas podem ser emaranhadas, o que significa que seus estados se ligam de tal forma que devem ser descritas como um único sistema. Mesmo quando separadas por grandes distâncias, o resultado da medição de uma partícula está correlacionado com (ou mesmo determinado por) o estado da outra. Em outras palavras, o emaranhamento é um tipo especial de superposição que abrange várias partículas. É um dos principais recursos que permite que os computadores quânticos escalem exponencialmente, mas também um dos mais frágeis de manter ao longo do tempo e/ou da distância. Interferência – Uma das principais diferenças entre as probabilidades quânticas e clássicas está no conceito de interferência. Nos sistemas clássicos, as probabilidades simplesmente somam (por exemplo, jogar duas moedas dá 25% de chance para cada resultado). Mas na mecânica quântica, as amplitudes (os componentes da função de onda) podem interferir umas nas outras antes da medição. Essas amplitudes podem reforçar (interferência construtiva) ou cancelar (interferência destrutiva), dependendo de suas fases relativas. Os computadores quânticos podem explorar esse fenômeno para "direcionar" uma computação para respostas corretas. Em vez de apenas explorar todos os caminhos em paralelo, um algoritmo quântico é projetado para que as respostas erradas interfiram destrutivamente e se cancelem, enquanto os caminhos desejáveis que levam às respostas certas interferem construtivamente e dominam o resultado final.  Sem essa capacidade de amplificar os resultados corretos e suprimir os incorretos, a computação quântica não ofereceria nenhuma vantagem sobre as abordagens classicamente aleatórias. Teorema da Não-Clonagem - Como a leitura tem um impacto direto no sistema, na medida em que colapsa as superposições em estados definidos, é impossível "copiar" os estados quânticos. Este é o teorema da não-clonagem. A não-clonagem torna a implementação de primitivas de baixo nível que tomamos como garantidas na computação clássica (como registradores de memória) muito mais complexa na prática. Em vez disso, operações como teletransporte quântico e troca de emaranhamento devem ser usadas para transmitir ou compartilhar informações quânticas com segurança durante a avaliação de um determinado circuito ou programa. Poder computacional incomparável vs. enorme complexidade de engenharia As propriedades fundamentais da mecânica quântica permitem um paradigma computacional muito mais poderoso. Enquanto os recursos necessários para representar um sistema complexo (como moléculas individuais em um fluido) podem sobrecarregar até mesmo o hardware clássico mais poderoso, os computadores quânticos podem aproveitar a superposição e o emaranhamento para resolver esses problemas intratáveis. Um dos exemplos mais famosos é o algoritmo de Shor, que pode fatorar com eficiência grandes números inteiros e quebrar sistemas criptográficos amplamente usados, como RSA e ECDSA. Ele faz isso combinando superposição para explorar muitos fatores potenciais de uma só vez, emaranhamento para manter correlações entre qubits e interferência para amplificar a solução correta enquanto cancela as incorretas. O que levaria bilhões de anos para os computadores clássicos calcularem, um computador quântico suficientemente grande poderia resolver em horas. No entanto, devido à natureza da função de onda, esse paradigma é inerentemente probabilístico. Além disso, qualquer medição, ou mesmo uma interação subatômica acidental, pode destruir instantaneamente esse frágil sistema. Assim, o potencial teórico de um computador quântico é quase igualado pelos assustadores desafios de engenharia envolvidos na construção prática de um. No próximo post, examinaremos os desafios específicos introduzidos pelo paradigma da computação quântica e construiremos uma estrutura de como avaliar diferentes abordagens do mundo real para resolvê-los. Siga @qdayclock para se manter informado.