O relógio está a contar para o "Q-Day", a data iminente, mas ainda desconhecida, em que a computação quântica terá a capacidade de quebrar rápida e facilmente as chaves de encriptação que mantêm segura a maior parte das comunicações na Internet
Os especialistas conhecem o risco hipotético do Q-Day desde a década de 1990. No entanto, a Google alertou recentemente que os computadores quânticos poderão ser capazes de piratear alguns sistemas encriptados até 2029 — um prazo que reduz drasticamente a janela de tempo para proteger os dados que muitos especialistas em cibersegurança tinham previsto anteriormente. A nova estimativa significa que governos, empresas e outras entidades poderão ter muito menos tempo para se prepararem.
"É o dia em que as pessoas, talvez adversários, terão acesso a um computador quântico capaz de quebrar os códigos criptográficos atualmente em uso", afirmou Michele Mosca, cofundador e CEO da empresa de cibersegurança evolutionQ.
O Q-Day marca o momento em que um computador quântico adquire recursos e estabilidade suficientes para quebrar a criptografia convencional. Quando isso acontecer, todas as transações financeiras, registos médicos, emails, histórico de localização e carteiras de criptomoedas protegidos pelos algoritmos atualmente mais utilizados poderão ser desbloqueados por uma máquina capaz de resolver os cálculos matemáticos complexos que, neste momento, mantêm os dados sensíveis seguros.
Nesse momento decisivo que muda o rumo do jogo, "está tudo seguro — seguro, seguro — e, de repente, já não está seguro. É uma mudança muito drástica", afirmou Mosca, que também é professor no Instituto de Computação Quântica da Universidade de Waterloo, em Ontário.
Os adversários e os agentes mal-intencionados podem já estar a recolher dados encriptados, com a intenção de lançar ataques do tipo "recolher agora, desencriptar mais tarde". Neste cenário, a informação é roubada, armazenada e, posteriormente, desencriptada quando estiver disponível um computador quântico em grande escala, acrescentou.
Mosca é coautor do Relatório sobre a Linha do Tempo das Ameaças Quânticas, publicado pelo Global Risk Institute, em Toronto, desde 2019. A sétima edição, publicada a 9 de março, sugeriu que um computador quântico em grande escala, relevante do ponto de vista criptográfico, era "bastante possível" nos próximos 10 anos e "provável" nos próximos 15. Mosca e o seu coautor basearam a sua previsão nas opiniões de 26 especialistas.
"Muitas organizações podem não estar cientes de que estão atualmente expostas a um nível intolerável de risco que exige ação urgente", escreveram os autores do relatório.
A Google anunciou, a 25 de março, que tinha como objetivo o ano de 2029 "para garantir a era quântica" com criptografia pós-quântica. O prazo refletia os avanços no campo da computação quântica, afirmou a empresa. "Ao fazê-lo, esperamos proporcionar a clareza e a urgência necessárias para acelerar as transições digitais, não só para o Google, mas também em todo o setor", referiu numa publicação no blogue. Da mesma forma, a empresa de serviços de cloud CloudFlare anunciou que também tem agora como meta o ano de 2029. A Google recusou um pedido de entrevista.
A infraestrutura invisível
A criptografia é a infraestrutura invisível que mantém a economia global a funcionar. A maior parte da segurança na Internet — pense no pequeno símbolo do cadeado no seu navegador — baseia-se atualmente na encriptação, que depende de uma peculiaridade da matemática. Embora multiplicar números seja relativamente fácil, o inverso desse processo — a fatoração — não o é.
A criptografia RSA — cujo nome deriva dos seus criadores, Ron Rivest, Adi Shamir e Leonard Adleman — é um dos algoritmos de encriptação mais comuns e utiliza esta abordagem. O "Quantum Threat Timeline Report" define um computador criptograficamente relevante como aquele que poderia, por exemplo, quebrar a encriptação RSA em 24 horas.
A computação quântica não é simplesmente uma versão mais potente ou mais rápida dos computadores atualmente em uso. Esta forma de processamento funciona de uma maneira fundamentalmente diferente.
O principal desafio que esta área precisa de superar é a criação de qubits físicos mais estáveis. Estes componentes sensíveis normalmente só funcionam em ambientes extremamente frios e de alto vácuo — condições que ajudam a mantê-los estáveis e menos propensos a erros durante os cálculos.
"Tiro de aviso"
Os futuros computadores quânticos poderão ser capazes de quebrar a criptografia de segunda geração que protege as criptomoedas e outros sistemas com muito menos qubits do que se pensava anteriormente, de acordo com um relatório publicado em março. O artigo foi co-autoria de colaboradores da Google e académicos da Universidade da Califórnia em Berkeley, da Universidade de Stanford e da Fundação Ethereum, uma organização sem fins lucrativos que apoia a blockchain Ethereum.
Conhecida como criptografia de curvas elípticas ou ECC, esta técnica de encriptação utiliza matemática mais complexa do que o algoritmo RSA; baseia-se em equações que podem ser representadas como linhas curvas num gráfico e gera chaves de encriptação com base em diferentes pontos da linha.
A Google afirmou numa publicação no seu blogue de 31 de março que a equipa de investigação constatou uma redução de cerca de 20 vezes no número de qubits físicos necessários para resolver o enigma matemático fundamental subjacente à ECC. A empresa acrescentou que desenvolveu um novo método para descrever as vulnerabilidades de segurança que os futuros computadores quânticos apresentam, "para que possam ser verificadas sem fornecer um roteiro a agentes mal-intencionados".
A maioria das tecnologias de blockchain e das criptomoedas depende atualmente da criptografia de curvas elípticas para aspetos críticos da sua segurança, segundo a publicação do Google. Embora existam soluções viáveis, a publicação acrescentou que "a sua implementação levará tempo, o que torna ainda mais urgente a necessidade de agir".
O artigo ainda não foi submetido a revisão por pares, mas pode ser considerado um "tiro de aviso", particularmente para a comunidade das criptomoedas, afirmou Catherine Mulligan, professora convidada e investigadora no Instituto de Ciência e Tecnologia da Segurança do Imperial College London.
"As criptomoedas são, por natureza, incrivelmente descentralizadas", afirmou. "O problema é que, para fazer uma atualização, é preciso que as pessoas cheguem a um acordo e que haja consenso entre os próprios engenheiros para a atualização; e, depois, eles tendem a discutir muito sobre como vão fazer essa atualização", explicou Mulligan.
A boa notícia, explicou, é que os governos, incluindo os dos Estados Unidos e do Reino Unido, publicaram normas para a criptografia pós-quântica.
Estas diretrizes envolvem principalmente atualizações de software que se baseiam em matemática "ordens de magnitude mais complexa" de resolver do que as abordagens tradicionais, afirmou Mulligan. Além disso, algumas empresas e governos poderão combinar isso com a criptografia de chave quântica, especialmente no caso de informações altamente sensíveis.
A criptografia de chave quântica permite que duas partes que pretendam partilhar dados sensíveis estabeleçam uma chave de encriptação segura, cujo sigilo é garantido pelas leis da física e não pela dificuldade computacional de um problema matemático.
O protocolo, concebido pela primeira vez na década de 1980 pelos vencedores do Prémio Turing deste ano, envolve a utilização de fotões de luz para criar uma chave secreta entre duas partes. No entanto, o método requer hardware especializado, o que pode tornar a sua implementação mais dispendiosa e difícil.
Alguns investigadores comparam a ameaça quântica com o Y2K, ou o "bug do milénio", uma falha informática que os programadores pensavam que poderia causar graves problemas sistémicos após 31 de dezembro de 1999.
Quando os primeiros programas de computador estavam a ser escritos, os engenheiros utilizavam um código de dois dígitos para o ano, porque naquela época o armazenamento de dados era dispendioso. Por exemplo, para o ano de 1977, a data era representada por 77. À medida que o ano 2000 se aproximava, os programadores perceberam que os computadores poderiam não interpretar 00 como 2000, mas sim como 1900, o que poderia causar perturbações.
"Sei que temos estes cenários apocalípticos, em que estamos, de certa forma, a assustar toda a gente", disse Mulligan. "Tenho idade suficiente para me lembrar do Y2K. Basicamente, a razão pela qual não houve Y2K é que todos trabalharam arduamente para garantir que isso não acontecesse." Mulligan disse que achava que era provavelmente isso que iria acontecer com a ameaça quântica à cibersegurança.
No entanto, não é claro se esta nova ameaça será enfrentada com a mesma urgência. Pouco mais de 90 % das empresas ainda não dispõem de um plano de ação para lidar com ameaças à segurança quântica, de acordo com dados citados pela McKinsey.
Os custos potenciais de uma preparação inadequada são astronómicos.
Um relatório de 2023 do Hudson Institute, um think tank conservador dos EUA, estimou que um ciberataque com um computador quântico ao Fedwire Funds Service da Reserva Federal — o seu sistema de pagamentos interbancários — poderia desencadear um colapso financeiro e resultar numa recessão económica de seis meses.
Dustin Moody, um matemático envolvido na criptografia pós-quântica no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, uma agência federal dos EUA, afirmou que as grandes empresas multinacionais estavam bem cientes da ameaça e "a agir com bastante rapidez". No entanto, referiu que havia um limite para as medidas que os indivíduos e as pequenas empresas podiam tomar.
"Todos devem estar preocupados com isto", afirmou Moody.
"O que é que a pessoa comum precisa de fazer? Nada. Quero dizer, tem de confiar nos seus fornecedores de tecnologia e assim por diante para que estes tratem desta mudança por si", afirmou.
"Da mesma forma, no caso das pequenas empresas familiares, elas próprias não precisam de fazer muito, desde que se certifiquem de que, relativamente aos produtos que utilizam, falem com os fornecedores e perguntem: 'Existe esta ameaça quântica, já trataram disso?'", acrescentou.
A Casa Branca recomenda 2035 como o ano em que as entidades devem ter como objetivo ter adotado a criptografia pós-quântica, afirmou Moody. O NIST finalizou, em 2024, um conjunto de algoritmos de encriptação concebidos para resistir a ciberataques de um computador quântico.
"Se todos fizessem a migração a tempo, estaríamos bem, mas o problema é que isso não vai acontecer no mundo real", afirmou. "Já tivemos migrações criptográficas no passado, mudando de um algoritmo para outro, o que normalmente demora entre 10 a 20 anos, e esta migração vai ser mais complicada e mais dispendiosa do que as anteriores. Portanto, se um computador quântico surgir daqui a cinco anos, a transição ainda não estará concluída."
Além disso, embora as organizações adotem proteções à prova de computadores quânticos, tal medida, por si só, apenas protegerá os dados futuros contra a ameaça quântica, observaram Moody e Mulligan, dado o risco de que ataques do tipo "armazenar agora, descodificar mais tarde" possam já estar a ser preparados.
Os registos de saúde eletrónicos, que contêm históricos médicos de longo prazo e informação genética, podem ser alvos privilegiados para este tipo de ataques. "A questão é que se pode atualizar o software, mas não se pode realmente atualizar o ADN", afirmou Mulligan.
Dispositivos biomédicos em risco
Seoyoon Jang, doutoranda em engenharia elétrica e ciências da computação no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), está a trabalhar para proteger dispositivos biomédicos sem fios, como bombas de insulina e pacemakers, de potenciais ataques quânticos. Estes dispositivos minúsculos e amplamente utilizados têm, normalmente, recursos de energia demasiado limitados para executar os protocolos de segurança computacionalmente exigentes necessários num mundo pós-quântico.
Ela apresenta um cenário catastrófico em que o dispositivo externo — frequentemente um smartphone que se liga sem fios à bomba de insulina para regular a dosagem — é alvo de um ataque informático. "Imaginem, seria tão fácil enviar um comando: 'Lança uma dose letal'. Temos mesmo de nos preocupar com isto", afirmou. "À medida que avançamos para a monitorização remota da saúde, estes dispositivos estarão em todo o lado."
Juntamente com os seus colegas, Jang concebeu um microchip ultraeficiente, com o tamanho aproximado da ponta de uma agulha extremamente fina, que inclui a proteção integrada necessária para a cibersegurança pós-quântica. O dispositivo alcançou uma eficiência energética entre 20 e 60 vezes superior à de outras técnicas de segurança pós-quântica com as quais foi comparado. O microchip tem uma área menor do que muitos chips existentes.
O trabalho foi parcialmente financiado pela Agência de Projetos de Investigação Avançada para a Saúde (ARPA-H), que, segundo Jang, planeia comercializar a tecnologia. "Tanto quanto sei, o meu chip é o primeiro a tentar efetivamente colmatar esta lacuna", afirmou. A ARPA-H faz parte do Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA.
O mais recente Quantum Threat Timeline Report afirma que é particularmente difícil avaliar o risco quântico para a cibersegurança, uma vez que os esforços de investigação "sob o radar" — levados a cabo por laboratórios secretos apoiados pelo Estado, empresas que operam de forma discreta ou atores privados maliciosos — podem significar que os avanços na computação quântica estão ocultos à vista.
"Uma vez que os sucessos secretos permaneceriam invisíveis durante algum tempo, é mais seguro partir do princípio de que a verdadeira ameaça poderá estar mais próxima do que aquilo que se pode inferir apenas a partir de publicações abertas", afirma o relatório.
"O verdadeiro 'Q-day' poderá ocorrer antes de o mundo se aperceber disso, uma vez que os Estados ou os agentes mal-intencionados poderão procurar utilizar este conhecimento em seu benefício estratégico."
