N.S.A. busca construir computador Quântico para espionar melhor…

O Project Penetrating Hard Targets (Projeto de penetração em alvos difíceis) faz parte de um programa de pesquisa de US$ 79,7 milhões dólares. Muitos contratos sobre esse trabalho estão hospedados em assuntos classificados (secretos) em um laboratório em College Park, Maryland. O desenvolvimento de um computador quântico tem sido um objetivo de muitos pesquisadores na comunidade científica, com implicações revolucionárias para campos como a medicina, bem como para a missão de quebrar o código do NSA.  

Com essa tecnologia, todas as formas atuais de criptografia de chave pública seria quebrado, incluindo aqueles usados em muitos sites seguros, bem como o tipo usado para proteger segredos de Estado de muitos países. Físicos e cientistas da computação há muito tem especulado sobre se os esforços da NSA estão mais avançados do que os dos melhores laboratórios civis. Apesar de toda a extensão da investigação da agência permanecer desconhecido, os documentos fornecidos pelo ex agente Snowden sugerem que a NSA não esta mais perto do sucesso do que outros pesquisadores na comunidade científica. 

“Parece improvável que a NSA poderia estar tão longe do mundo privado, sem ninguém saber”, disse Scott Aaronson, professor associado de engenharia elétrica e ciência da computação no Instituto de Tecnologia de Massachusetts-MIT. A NSA parece se considerar numa disputa cabeça a cabeça com os demais laboratórios de computação quântica patrocinados pela União Europeia e pelo governo suíço, com o progresso constante, mas poucas perspectivas de um avanço imediato. “O âmbito geográfico diminuiu a partir de um esforço global para um foco discreto sobre a União Europeia e a Suíça”, afirma um documento da própria NSA. 

Seth Lloyd, um professor de engenharia mecânica quântica do MIT, disse que o foco da NSA não é descabido. “A UE e a Suíça fizeram avanços significativos na última década e podem até ter ultrapassado os EUA na tecnologia de computação quântica”, disse ele. A NSA se recusou a comentar algo para este artigo. Os documentos, no entanto, indicam que a agência realiza um pouco de sua pesquisa em grandes salas, totalmente blindadas, conhecidas como gaiolas de Faraday, que são projetadas para impedir que a energia eletromagnética entre ou saia. Estas salas especiais, de acordo com uma breve descrição, são necessárias “para manter experimentos de computação quântica delicados em execução.” 

O princípio básico subjacente na computação quântica é conhecido como “superposição quântica,” a idéia de que  um objeto existe, simultaneamente, em todos os estados. Um computador clássico usa bits binários, que são ou zeros ou o um. Um computador quântico usa bits quânticos, ou qubits, que são simultaneamente zero e um. Esta aparente impossibilidade faz parte do mistério que está no cerne da teoria quântica, que até mesmo os físicos teóricos dizem que ninguém entende completamente. “Se você acha que entende a mecânica quântica, você não entende a mecânica quântica”, disse o Prêmio Nobel Richard Feynman , que é amplamente considerado como o pioneiro na computação quântica. 

Veja como ele funciona, na teoria: Enquanto um computador clássico, porém rápido, tem que fazer um cálculo de cada vez, um computador quântico pode às vezes evitar ter que fazer cálculos que são desnecessários para a resolução de um problema. Isso permite que ele atinja a resposta correta procurada muito mais rápida e eficientemente. A computação quântica é difícil de alcançar devido à natureza frágil dos referidos computadores. Em teoria, os blocos de construção de tal computador pode incluir os átomos individuais, fótons ou elétrons. Para manter a natureza quântica do computador, estas partículas terão de ser cuidadosamente isoladas de seus ambientes externos.

“Os computadores quânticos são extremamente delicados, por isso, se você não protegê-los de seu ambiente, em consequencia, o cálculo será inútil”, disse Daniel Lidar, um professor de engenharia elétrica e diretor do Centro de Ciência da Informação Quantica e Tecnologia da  Universidade do Sul da Califórnia. Um computador quântico trabalhando abriria a porta para quebrar facilmente as ferramentas de criptografia mais fortes em uso hoje, incluindo um padrão conhecido como RSA, nomeado para as iniciais de seus criadores. RSA embaralha as comunicações, tornando-as ilegíveis para qualquer um, mas menos para o destinatário, sem a necessidade do uso de uma senha compartilhada.  

É comumente usado em navegadores da Web para proteger transações financeiras e em e-mails criptografados. A RSA é usado por causa da dificuldade de fatorar o produto de dois números primos grandes. Quebrando a criptografia envolve encontrar esses dois números. Isto não pode ser feito em uma quantidade razoável de tempo em um computador clássico. Em 2009, cientistas da computação, utilizando métodos clássicos foram capazes de descobrir os números primos dentro de um número de 768 bits, mas levou quase dois anos e o uso de centenas de computadores para conseguí-lo.  

Os cientistas calcularam que levaria 1.000 vezes mais tempo para quebrar uma chave de criptografia de 1.024 bits, que é comumente usada para transações on-line. Um computador quântico em grande escala, no entanto, poderia, teoricamente, conseguir uma quebra de encriptação com 1024 bits muito mais rápido. Algumas empresas líderes de Internet estão se mudando para as chaves de 2.048 bits, mas que mesmo assim são considerados vulneráveis a decifração rápida com um computador quântico. Os computadores quânticos têm muitas aplicações para a comunidade científica (e militar) de hoje, incluindo a criação da inteligência artificial. Mas a NSA teme as implicações para a segurança nacional. 

“A aplicação de tecnologias quânticas para algoritmos de criptografia ameaça afetar drasticamente a capacidade do governo dos EUA para proteger suas comunicações e espionar as comunicações de governos estrangeiros”, segundo um documento interno fornecido por Snowden. Os especialistas não tem certeza de quanto tempo um computador quântico ficaria viável. Uma década atrás, alguns especialistas disseram que o desenvolvimento de um grande computador quântico era provável de 10 a 100 anos no futuro. Há cinco anos, Lloyd disse que o objetivo estava pelo menos a 10 anos de distância. 

No ano passado, Jeff Forshaw, professor da Universidade de Manchester, disse ao jornal britânico The Guardian: “É provavelmente muito cedo para especular sobre quando o primeiro computador quântico em grande escala será construído, mas o progresso recente indica que há todas as razões para sermos otimistas a respeito”. “Eu não acho que estamos propensos a ter o tipo de computador quântico que a NSA quer dentro de pelo menos cinco anos, na ausência de um avanço significativo, talvez muito mais tempo”, disse Lloyd ao jornal The Washington Post em uma entrevista recente. Algumas empresas, no entanto, afirmam já estar produzindo pequenos computadores quânticos.  

A empresa canadense, Sistemas D-Wave , diz que produzido computadores quânticos desde 2009. Em 2012, ela vendeu uma versão de US$ 10 milhões para o Google, a NASA e para a Associação das Universidades de Pesquisa Espacial, de acordo com reportagens da imprensa. Esse computador quântico, no entanto, nunca seria útil para quebrar a criptografia de chave pública como a RSA. “Mesmo que tudo que eles estão reivindicando seja correto, esse computador, pelo seu design, não pode executar o algoritmo de Shor“, disse Matthew Green, professor de pesquisa do Instituto da Universidade John Hopkins de Segurança da Informação, referindo-se ao algoritmo que pode ser usado para quebrar criptografia como RSA. 

Especialistas acreditam que um dos maiores obstáculos para quebrar a criptografia com um computador quântico é a construção de um computador com qubits suficientes, o que é difícil, dado o estado muito frágil dos computadores quânticos. Até o final de setembro, a NSA deveria ser capaz de ter alguns blocos de construção, que descreveu em um documento como “desacoplamento dinâmico e controle quântico completo em dois qubits de semicondutores.” “Esse é um grande passo, mas é um passo bem pequeno no caminho para a construção de um computador quântico em grande escala”, disse Lloyd. Um computador quântico capaz de quebrar a criptografia precisaria centenas ou milhares de qubits a mais do que isso. 

O orçamento para o National Intelligence Program (Programa de Inteligência Nacional), comumente referido como o “orçamento negro”, detalha as metas do Project Penetrating Hard Targets e observou que este passo “permitirá o dimensionamento inicial para grandes sistemas relacionados e esforços follow-on.” Outro projeto, chamado de “Owning the Net” (n.t. Literalmente “POSSUIR a Internet“), está usando a pesquisa quântica para apoiar a criação de ataques baseados em criptografia quântica, como RSA, os documentos mostram. “A ironia da computação quântica é que, se você puder imaginar alguém construindo um computador quântico que pode quebrar a criptografia em algumas décadas no futuro, então você precisa de se preocupar agora”, disse Lidar.

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