O crescimento tecnológico é constante no mundo agora, 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 computador é melhor do que os sistemas binários que temos vindo a utilizar há muito tempo.
O que são computadores quânticos?Os 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 conter uma combinação de cada vez, enquanto um único par de qubits é capaz de armazenar todas as quatro combinações simultaneamente. Isso significa que 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 usa as ideias da teoria quântica para resolver problemas matemáticos e executar modelos quânticos. A computação quântica aplica partículas subatômicas como elétrons ou fótons e emparelha-os com bits quânticos, ou qubits, que permitem que essas partículas estejam em mais do que um estado ao mesmo tempo.
O que isto significa é que qubits conectados podem usar a interferência entre seus estados quânticos de onda para realizar cálculos que levariam uma eternidade para serem tratados por computadores binários comuns.O campo da computação quântica foi introduzido na década de 1980quando se descobriu 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 do dia a dia armazena informações em 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?Os computadores quânticos são muito diferentes dos computadores tradicionais. Eles processam informações de uma maneira que não segue os bits binários convencionais aos quais estamos habituados. Em vez disso, os computadores quânticos processam informações através de bits quânticos, ou qubits.
Os qubits possuem 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. Estes algoritmos são disponibilizados pelos utilizadores, e o computador cria então um espaço multidimensional onde são armazenados padrões e pontos de dados pessoais.
Origem: Towards Data Science
Um dos principais fatores no funcionamento dos computadores quânticos é a estrutura física do computador. Um computador quântico padrão é composto por três partes principais. A primeira parte é o computador tradicional e a infraestrutura responsável pela programação e envio de instruções para os bits quânticos.
A segunda parte é um método selecionado de transferência de 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 alcançar quase zero graus para alojar 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 prevenir até as mais ligeiras vibrações e mudanças de temperatura para evitar a perda de qubits.
Para Que Serve a Computação Quântica?O sistema tradicional é usado para resolver vários problemas e realizar diferentes cálculos. O Quantum não difere disso 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 fabricação complexa.
Inteligência ArtificialA computação quântica poderia potencialmente analisar e processar uma tonelada de dados mais rapidamente 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 de serem identificados pelos sistemas tradicionais. Eles podem reunir, combinar e rearranjar ideias existentes de formas que os humanos e o sistema tradicional não seriam capazes de fazer.
Prestação de Serviços FinanceirosO setor financeiro é uma área que requer a potência de processamento de computadores quânticos. Os grandes conjuntos de dados que as instituições financeiras têm de analisar seriam tratados por um computador quântico. Estes poderiam beneficiar inúmeras áreas do setor financeiro, como os mercados de capitais, finanças corporativas, gestão de carteiras e muitas outras. Por fim, uma vez que os computadores quânticos prosperam em áreas com fluxos de dados em tempo real, as suas capacidades de processamento facilitarão a difusão do elevado volume de dados recolhidos a partir de preços de ações em tempo real.
Fabrico ComplexoOs computadores quânticos podem reunir grandes conjuntos de dados de processos de fabrico falhados e traduzi-los para diferentes combinações de desafios, que, quando combinados com um algoritmo quântico, podem identificar qual parte de um processo de fabrico complexo levou ao fracasso do produto.
Tipos de AtaqueEmbora a computação quântica ainda esteja nos primeiros estágios de desenvolvimento, os especialistas já estão prevendo o potencial futuro desta tecnologia, bem como o potencial de abuso.
Num futuro próximo, dois grandes ataques poderiam ser possíveis graças a novas tecnologias que poderiam representar uma ameaça para a segurança digital.
Ataque de armazenamentoEste tipo de ataque envolve uma pessoa maliciosa que visa endereços vulneráveis (carteiras que têm a sua chave pública armazenada na 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.
Isto significa que centenas de milhares de milhões de dólares em criptomoedas poderiam estar vulneráveis a ataques de armazenamento. Atualmente, os computadores quânticos não têm os 10 milhões de qubits necessários para realizar esse tipo de ataque, mas os cientistas preveem que essa potência de computação será 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 mineiros.
Para que uma tarefa dessas seja realizada, os cientistas preveem que um computador quântico precisaria de bilhões de qubits.
O Computador Quântico é uma Ameaça para as Criptomoedas?O fornecimento atual de computadores quânticos é um indicador importante de que o novo sistema não representa uma grande 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.
Para além da velocidade computacional, também seria necessário um nível irreal de poder computacional para conseguir lançar um ataque às instalações de armazenamento.Seriam necessários cerca de 10 milhões de qubitsantes de ser capaz de lançar tal ataque.
Um ataque de trânsito seria muito maior, uma vez que o nível de potência computacional necessária seria maior. O atacante teria que implantar uma quantidade massiva de potência de computação quântica 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 a Bitcoinrequeriria que o atacante completasse o processo em alguns minutos, enquanto isso emEthereumteria de 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 Computador QuânticoAtualmente, apenas é conhecida a potencial ameaça que a computação quântica representa. Os entusiastas de criptomoedas e os desenvolvedores de blockchain estão agora à procura de formas de proteger o mundo das moedas digitais da ameaça que os computadores quânticos representam. A sugestão mais popular é a criptografia baseada em reticulados.
A criptografia baseada em reticulados é a construção de uma criptografia que envolve reticulados, quer na prova de segurança quer na própria construção. É um dos esquemas de chave pública menos populares que pode resistir ao ataque de computadores tradicionais e quânticos. Isto deve-se ao facto de estar baseado num problema que os computadores quânticos podem não ser capazes de resolver facilmente.
Estas questões são chamadas de Problema do Vetor Mais Curto (SVP). Este tipo de questão geralmente envolve encontrar o vetor mais curto numa reticulação de alta dimensão. Os especialistas acreditam que o SVP é difícil de resolver para os computadores quânticos devido à forma como os computadores quânticos funcionam.
Num computador quântico, apenas quando os estados do qubit se alinham completamente é que o princípio da sobreposição pode ser usado; quando os estados não estão alinhados, é necessário recorrer a métodos mais convencionais de computação, razão pela qual é muito improvável ter sucesso na resolução do SVP.
Existem projetos como IOTA que já utilizam a tecnologia de grafo acíclico direcionado (DAG), que, segundo 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 regista transações criptográficas na forma de nós, e os registos destas 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 de hoje são em grande parte protótipos e ainda são volumosos, caros e não são amigáveis ao usuário.
Também é assolado 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 apropriado 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. A vasta potência de cálculo tornaria todos os mecanismos de criptografia atualmente utilizados inúteis.
Qualquer transação ou qualquer tipo de ligação 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 o anonimato que acompanham a plataforma.
