O crescimento tecnológico é constante no mundo atualmente e a cada dia novas inovações, ideias, tecnologias e implementações de tecnologias já existentes nascem no mundo. Atualmente, no topo da lista de invenções proeminentes está o computador quântico. A nova geração de sistemas de computação é melhor do que os sistemas binários que temos usado por muito tempo.
O que são computadores quânticos?Computadores quânticos são sistemas que fazem uso do fenômeno quântico para armazenar e processar dados. Em vez de usar bits tradicionais, os computadores quânticos utilizam qubits, ou bits quânticos, que são capazes de coexistir nos estados de 1s e 0s simultaneamente.
Dois bits têm quatro combinações possíveis e só podem armazenar uma combinação de cada vez, enquanto um único par de qubits é capaz de armazenar todas as quatro combinações simultaneamente. Isso significa que eles têm a capacidade de processar muito mais dados.
O que é Computação Quântica?A computação quântica é um novo campo da ciência da computação que utiliza as ideias da teoria quântica para resolver problemas matemáticos e executar modelos quânticos. A computação quântica aplica partículas subatômicas como elétrons ou fótons e os emparelha com bits quânticos, ou qubits, que permitem que essas partículas estejam em mais de um estado ao mesmo tempo.
O que isso significa é que qubits conectados podem usar a interferência entre seus estados quânticos de onda para realizar cálculos que levariam uma eternidade para serem processados por computadores binários comuns.O campo da computação quântica foi introduzido na década de 1980quando foi descoberto que problemas de computação específicos poderiam ser tratados com algoritmos quânticos em vez dos atuais computadores binários.
A computação quântica pode descobrir muitas possibilidades diferentes e encontrar respostas possíveis para muitos problemas difíceis. O sistema cotidiano armazena informações na forma de bits, enquanto os computadores quânticos utilizam qubits para armazenar informações em um estágio quântico que aplica 1s e 0s de forma multidimensional.
Como funcionam os computadores quânticos?Computadores quânticos são muito diferentes dos computadores tradicionais. Eles processam informações de uma maneira que não segue os bits binários convencionais aos quais estamos acostumados. Em vez disso, os computadores quânticos processam informações por meio de bits quânticos, ou qubits.
Qubits têm uma técnica chamada superposição, que é a capacidade de um sistema quântico estar em múltiplos estados ao mesmo tempo até ser medido. Os computadores quânticos utilizam vários algoritmos para medir e observar. Esses algoritmos são disponibilizados pelos usuários, e o computador então cria um espaço multidimensional onde padrões e pontos de dados pessoais são armazenados.
Origem: Para Ciência de Dados
Um dos principais fatores de como os computadores quânticos funcionam é a construção física do computador. Um computador quântico padrão é composto por três partes principais. A primeira parte é o computador e infraestrutura tradicionais que são responsáveis pela programação e enviam instruções para os bits quânticos.
A segunda parte é um método selecionado de transferir sinais do computador para os qubits. A terceira e última parte é a unidade de armazenamento usada para proteger os qubits. Esta unidade de armazenamento deve estar equipada com as ferramentas necessárias para estabilizar os qubits. A unidade de armazenamento deve atender a certas necessidades e requisitos, como atingir quase zero graus para abrigar uma câmara de vácuo.
Esta parte é necessária devido à natureza de alta manutenção dos qubits. Qualquer problema leve poderia resultar na perda de um estado quântico ou qubits propensos a erros entrando em decoerência. Portanto, é essencial evitar até as mais leves vibrações e mudanças de temperatura para evitar a perda de qubits.
Para que é usado o Computador Quântico?O sistema tradicional é usado para resolver vários problemas e realizar diferentes cálculos. O Quantum não é diferente dele nesse aspecto, uma vez que o sistema é capaz de lidar com desafios. A computação quântica tem vários casos de uso, como inteligência artificial, prestação de serviços financeiros e manufatura complexa.
Inteligência ArtificialA computação quântica poderia potencialmente analisar e processar uma tonelada de dados mais rápido do que o sistema tradicional, o que a torna uma opção melhor quando se trata de ser aplicada à tecnologia artificial. Os computadores quânticos são capazes de identificar padrões difíceis ou impossíveis para sistemas tradicionais identificarem. Eles podem reunir, combinar e reorganizar ideias existentes de maneiras que humanos e o sistema tradicional não seriam capazes de.
Prestação de Serviços FinanceirosO setor financeiro é uma área que requer a capacidade de processamento de computadores quânticos. Os grandes conjuntos de dados que as instituições financeiras têm que classificar seriam tratados por um computador quântico. Isso poderia beneficiar várias áreas do setor financeiro, como mercados de capitais, finanças corporativas, gestão de portfólios e muito mais. Por fim, como os computadores quânticos prosperam em áreas com fluxos de dados ao vivo, suas capacidades de processamento tornarão mais fácil difundir o alto nível de dados coletados dos preços das ações em tempo real.
Fabricação complexaComputadores quânticos podem reunir grandes conjuntos de dados de processos de fabricação falhos e traduzi-los em diferentes combinações de desafios, que quando combinados com um algoritmo quântico podem identificar qual parte de um processo de fabricação complexo levou ao fracasso do produto.
Tipos de AtaqueEmbora a computação quântica ainda esteja em seus estágios iniciais de desenvolvimento, especialistas já estão prevendo o potencial futuro dessa tecnologia, bem como o potencial para abuso.
Em um futuro próximo, dois grandes ataques poderiam ser possíveis por novas tecnologias que poderiam representar uma ameaça à segurança digital.
Ataque de ArmazenamentoEsse tipo de ataque envolve uma pessoa maliciosa visando endereços vulneráveis (carteiras que têm sua chave pública armazenada no blockchain) para roubar fundos. Isso significa que tokens como Bitcoin e Ethereum serão mais vulneráveis a ataques de computador quântico quando equipados com recursos suficientes.
Isso significa que centenas de bilhões de dólares em criptomoedas podem estar vulneráveis a ataques de armazenamento. Atualmente, os computadores quânticos não possuem os 10 milhões de qubits necessários para realizar esse tipo de ataque, mas os cientistas preveem que essa capacidade computacional seja alcançada em cerca de 10 a 15 anos.
Ataque de TrânsitoUm ataque de trânsito exigiria que um ator malicioso tentasse sequestrar uma transação de blockchain no meio do caminho e direcionasse os fundos para seu próprio endereço. Isso exigiria muita potência de computação, mas em uma escala muito maior e com maior dificuldade, pois o sequestro deve ser concluído antes que a transação seja processada pelos mineradores.
Para que uma tarefa dessas seja realizada, os cientistas preveem que um computador quântico precisaria de bilhões de qubits.
O Computador Quântico Representa Uma Ameaça Às Criptomoedas?O fornecimento atual de computadores quânticos é um indicador importante de que o novo sistema não representa muita ameaça para o setor de criptomoedas por enquanto. Embora as capacidades da computação quântica sejam numerosas, ela precisaria estar livre de erros e preocupações, juntamente com velocidades de computação aprimoradas, antes de poder realizar tal feito.
Além da velocidade computacional, também seria necessário um nível irreal de potência computacional para ser capaz de lançar um ataque às instalações de armazenamento.Seriam necessários cerca de 10 milhões de qubitsantes que fosse capaz de lançar tal ataque.
Um ataque de trânsito seria muito maior, uma vez que o nível de potência computacional necessária seria mais alto. O atacante teria que implantar uma quantidade massiva de poder computacional quântico para obter controle da rede antes que o tempo de criação do bloco se esgote. Esta é uma tarefa muito mais difícil, considerando que envolveria atacar todos os nós da rede. A janela para esta operação é relativamente estreita. Por exemplo, um ataque em Bitcoinexigiria que o atacante concluísse o processo em alguns minutos, enquanto isso emEthereumteria que ser concluído em dezenas de segundos.
Com a quantidade de potência de computação quântica necessária, a indústria cripto não está atualmente sob ameaça; em vez disso, eles têm tempo suficiente para desenvolver um algoritmo imune a ataques quânticos.
Proteção Contra Computação QuânticaAtualmente, apenas a ameaça potencial que a computação quântica representa é conhecida. Os entusiastas de criptomoedas e os desenvolvedores de blockchain estão agora procurando maneiras de proteger o mundo da moeda digital da ameaça que os computadores quânticos representam. A sugestão mais popular é a criptografia baseada em reticulados.
Criptografia baseada em reticulados é a construção de uma criptografia que envolve reticulados, seja na prova de segurança ou na própria construção. É um dos esquemas de chave pública menos populares que pode resistir ao ataque de computadores tradicionais e computadores quânticos. Isso ocorre porque é baseado em um problema que computadores quânticos podem não ser capazes de resolver facilmente.
Essas perguntas são chamadas de Problema do Vetor Mais Curto (SVP). Esse tipo de pergunta geralmente envolve encontrar o vetor mais curto em uma reticulação de alta dimensão. Especialistas acreditam que o SVP é difícil de ser resolvido por computadores quânticos devido à maneira como os computadores quânticos funcionam.
Em um computador quântico, somente quando os estados do qubit se alinham completamente é possível usar o princípio da superposição; quando os estados não estão alinhados, é necessário recorrer a métodos mais convencionais de computação, por isso é muito improvável ter sucesso em resolver o SVP.
Existem projetos como o IOTA que já utilizam a tecnologia de grafo acíclico direcionado (DAG), que, de acordo com especialistas, é resistente a computadores quânticos. Um grafo acíclico direcionado, ao contrário das blockchains construídas com blocos, é composto por nós e conexões. A tecnologia registra transações criptográficas na forma de nós, e os registros dessas trocas são empilhados uns sobre os outros.
Fraquezas dos Computadores QuânticosA maioria dos sistemas de computação não estão 100% livres de falhas, e os computadores quânticos não são uma exceção a essa regra. Uma grande desvantagem da computação quântica é que a maioria dos computadores quânticos hoje são principalmente protótipos e ainda são volumosos, caros e não amigáveis ao usuário.
Também é atormentado por problemas iniciais que os desenvolvedores ainda têm dificuldade em resolver. Outro problema importante é a questão do emaranhamento. O emaranhamento de vários qubits simultaneamente é tão difícil quanto garantir o estado adequado para processos quânticos.
Por último, mas não menos importante, os resultados dos processos quânticos ainda têm uma taxa de erro muito alta. Se todos esses problemas fossem resolvidos, haveria um problema de segurança que os computadores quânticos representam para os mecanismos de criptografia. O vasto poder de computação tornaria todos os mecanismos de criptografia atualmente utilizados inúteis.
Qualquer transação ou qualquer tipo de conexão segura realizada na internet poderia ser quebrada, levando a dados roubados que podem ser mal utilizados ou vendidos. Isso representaria um problema para as criptomoedas, pois eliminaria a segurança e anonimato que acompanham a plataforma.
