Desafio gerado pela computação quântica
Comunicação segura é a base da sociedade moderna.
O principal protocolo de criptografia clássica, o RSA, é
baseado na dificuldade do problema da fatoração de números
inteiros em números primos. Por outro lado, o algoritmo
quântico de Shor pode solucionar esse problema rapidamente,
faltando para isso um computador com milhares de qubits com
erros corrigidos.
Embora obter um computador quântico com milhares
de qubits seja um grande desafio, existe grande expectativa
para que ele seja construído nas próximas décadas, o que
ameaçaria os protocolos de criptografia utilizados atualmente.
Figura 1: Computador Quântico da IBM
Protocolo BB84
Criado em 1984 por Gilles Brassart e Charles Bennett,
este protocolo utiliza, por exemplo, a polarização de fótons
únicos como forma de transmissão de informação.
Este protocolo é dividido em 4 etapas:
1) Inicia-se preparando um de quatro estados quânticos de
um sistema de dois níveis, sendo que os pares de estados
formam bases complementares.
2) Cada um desses estados é enviado ao receptor, e escolhe
aleatoriamente a base a ser medida.
3) A escolha das bases é divulgada publicamente, sendo que
emissor e receptor mantêm somente os estados em que a
escolha do emissor e do receptor é a mesma. Dos estados
selecionados, eles sorteiam aleatoriamente metade dos
estados para verificar a igualdade dos resultados de
medidas obtidos. Se diferenças forem detectadas,
percebe-se que um espião tentou espiar os resultados, e
nesse caso o protocolo é reiniciado.
4) Caso não tenha ocorrido nenhuma tentativa de
espionagem, estes fótons lidos com a mesma base
enviada tornam-se a chave do processo da criptografia.
38ª Jornada Acadêmica Integrada - UFSM
Daniel Carvalho Betat de Souza(IC) e Jonas Maziero (O)
SIMULAÇÃO DO PROTOCOLO BB84 DE CRIPTOGRAFIA QUÂNTICA
USANDO OS COMPUTADORES QUÂNTICOS DA IBM
Departamento de Física, Centro de Ciências Naturais e Exatas,
Universidade Federal de Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil
Protocolo BB84 no IBM quantum
A IBM disponibiliza acesso os seus computadores
quânticos através da plataforma IBM Quantum. Utilizando o
Quantum Composer é possível simular o protocolo BB84 em
funcionamento com ou sem espião conforme consta nas
figuras 2 e 3 respectivamente.
Figura 2: BB84 no IBM Quantum
Figura : BB84 com no IBM Quantum
Figura 4: BB84 com espião no IBM Quantum
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