Criptografia quântica e sua aplicação nas comunicações seguras
A criptografia é a ciência de comunicação segura em meio a adversários, utilizando técnicas matemáticas para proteger a informação de indivíduos não autorizados. Com a expansão da tecnologia nas últimas décadas, a necessidade de comunicações seguras e protegidas aumentou exponencialmente. A criptografia quântica é uma nova abordagem que utiliza propriedades da mecânica quântica para garantir a segurança da informação trocada. Neste artigo, vamos explorar as fundamentações teóricas da criptografia quântica e suas aplicações nas comunicações seguras.
O que é criptografia quântica?
A criptografia quântica é uma técnica de criptografia que utiliza as leis da mecânica quântica para proteger a informação. Ela é baseada em dois princípios fundamentais da mecânica quântica: o princípio da incerteza de Heisenberg e o emaranhamento quântico.
- O princípio da incerteza de Heisenberg:
- O emaranhamento quântico:
Este princípio afirma que é impossível medir simultaneamente duas propriedades complementares de uma partícula, como a posição e a velocidade. Na criptografia quântica, isso significa que o ato de medir uma partícula altera sua propriedade quântica, tornando impossível interceptar uma chave criptográfica sem ser detectado.
O emaranhamento quântico é um fenômeno no qual duas partículas quânticas ficam intrinsecamente ligadas, de modo que qualquer mudança em uma afeta a outra, independentemente da distância entre elas. Na criptografia quântica, isso significa que as partículas emaranhadas podem ser usadas para criar pares de chaves criptográficas que são intrinsecamente seguros.
Como funciona a criptografia quântica?
A criptografia quântica funciona usando duas chaves criptográficas: uma chave pública e uma chave privada. A chave pública é enviada pelo remetente ao destinatário, enquanto a chave privada é mantida em segredo pelo remetente. A chave pública não consegue ser interceptada sem se alterar o estado quântico da partícula, o que torna impossível a interceptação. Dessa forma, a criptografia quântica garante a segurança das informações trocadas entre as partes envolvidas.
No processo de transmissão de informação com criptografia quântica, o remetente usa partículas quânticas para criar a chave privada e a chave pública. Essas partículas podem ser fótons, átomos ou elétrons.
- Geração da chave privada:
- Geração da chave pública:
- Compartilhamento da chave privada:
Na geração da chave privada, o remetente envia para o destinatário uma sequência de partículas quânticas polarizadas em uma direção específica. Cada partícula pode ser polarizada em quatro direções: 0 graus, 45 graus, 90 graus e 135 graus. O remetente escolhe aleatoriamente uma polarização para cada partícula e envia-as uma a uma.
Na geração da chave pública, o remetente envia para o destinatário uma outra sequência de partículas quânticas polarizadas em uma direção aleatória. O destinatário recebe ambas as sequências e mede cada partícula usando um polarizador. O resultado da medição pode ser: a mesma polarização escolhida pelo remetente, uma polarização perpendicular (90 graus) ou uma polarização diagonal (45 graus ou 135 graus).
O remetente divulga a informação sobre a polarização das partículas quânticas que foram enviadas com a mesma polarização escolhida pelo remetente e descartará as outras. Dessa forma, o destinatário consegue obter a chave privada e utilizar para criptografar as mensagens enviadas.
Aplicações da criptografia quântica
As aplicações da criptografia quântica são diversas, mas todas elas têm como intuito garantir a segurança das informações trocadas. Dentre as aplicações mais comuns estão:
- Transações bancárias:
- Internet das coisas:
- Governo e Forças Armadas:
A criptografia quântica pode ser utilizada para garantir a segurança nas transações bancárias, uma vez que a troca de informações entre uma instituição bancária e seus clientes pode envolver informações sensíveis e privadas.
A criptografia quântica pode ser utilizada para proteger a troca de informações entre dispositivos IoT (Internet das Coisas), garantindo a segurança na obtenção de dados desses dispositivos.
A troca de informações confidenciais entre governos e forças armadas é sempre necessária e a segurança dessas informações é primordial. A criptografia quântica pode ser implementada para garantir a segurança nessas transações.
Em conclusão, a criptografia quântica é uma técnica promissora que utiliza propriedades da mecânica quântica para garantir a segurança da informação trocada. Ela é capaz de proteger informações confidenciais em diversas áreas, desde transações bancárias até comunicações governamentais. Entretanto, as técnicas de criptografia quântica ainda se encontram em fase experimental e mais pesquisas são necessárias para torná-las mais eficientes e acessíveis.