Distribuição de Chaves Quânticas (QKD) e sua Aplicação na Criptografia Moderna

A cada dia mais o mundo moderno se baseia em informação digital. Graças a esse fator, manter a segurança da transferência de dados se tornou uma obrigatoriedade, devido ao seu grande valor e consequente procura. Com esse fim, surgiu a criptografia, buscando tornar as transações o mais seguras possível. A criptografia evoluiu com o passar dos anos e continua evoluindo, já que suas técnicas se tornam obsoletas muito rapidamente, devido a uma constante busca por brechas.

O grande problema com a criptografia não é criptografar os dados em si, mas passar a chave entre as pessoas que estão se comunicando de uma maneira segura. Essa passagem se chama distribuição de chaves. Atualmente, o approach mais comum entre criptologistas é criar cálculos matemáticos que são fáceis de computar, mas extremamente difíceis de inverter para transmitir as chaves. Entretanto, esse método é vulnerável ao aumento do poder de computação ou a novos algoritmos, tornando-o eventualmente quebrável. É vulnerável também à computação quântica, que vem se fortalecendo muito nos últimos anos.

 

O que podemos fazer para evitar isso?

 

Para resolver esse problema, surgiu a Distribuição de Chaves Quânticas ou Quantum Key Distribution (QKD), que se baseia nas leis fundamentais da natureza e na física quântica, tornando-se invulnerável a todas as ameaças apresentadas acima. A transmissão dos dados por esta técnica se baseia na orientação ou na fase relativa (diferença angular) de fótons emitidos por um laser. Cada fóton é codificado com um bit de valor 0 ou 1, frequentemente em estado de superposição (os dois estados simultaneamente com diferentes probabilidades). Os fótons são então lidos por um receptor, que obtém a chave da criptografia dos dados de interesse.

O QKD se baseia principalmente no fato de que medir ou observar uma partícula altera seu comportamento. Quando os fótons são medidos por algum intruso, o sistema colapsa e algumas orientações são modificadas, revelando aos transmissores que os dados foram comprometidos e que há uma brecha no sistema. Esses sistemas geram continua e aleatoriamente novas chaves, fazendo com que uma chave comprometida não cause muitas perdas de informação, pois ela só é a chave de um pequeno conjunto de dados.

 

Por que não se fala sempre desse tipo de distribuição?

 

A técnica vem se fortalecendo cada vez mais com o passar dos anos, mas ainda apresenta alguns problemas a serem resolvidos. Um deles é as baixas distâncias da informação, que pode ser resolvido com a utilização de repetidores quânticos, que estão em desenvolvimento. Outra coisa que deve ser implementada são detectores mais rápidos, pois a velocidade de detecção limita o uso de sistemas práticos para uso comercial. Um avanço que está começando a ser introduzido é a utilização de fótons entrelaçados, devido ao fato de algumas fontes de fótons emitirem mais de um fóton por vez, tornando o sistema vulnerável. O entrelaçamento faz com que a chave comece a existir simultaneamente no transmissor e no receptor, eliminando essa brecha.

 

 

Quem tiver interesse em se aprofundar nos assuntos aqui abordados, pode ler mais sobre nas referências!

Espero que tenham gostado e fiquem ligados que virão mais textos como esse!

 

Pedro Henrique Smiderle

 


What is quantum key distribution? Cloud Security Alliance

OULETTE, J. Quantum Key Distribution. The Industrial Physicist, páginas 22-25, dezembro de 2004/janeiro de 2005.

 

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