A computação quântica será capaz de quebrar os mecanismos de criptografia atuais, e este momento será chamado de Q-Day
Por Rogério de Oliveira
2025 foi declarado o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quânticas (IYQ) pela UNESCO. Também nesse mesmo ano, o Prêmio Nobel de Física foi concedido a John Clarke, Michel Devoret e John Martinis por descobertas sobre o tunelamento quântico e a quantização de energia em circuitos elétricos, essenciais para o desenvolvimento da computação quântica.
Esses fatos refletem a importância crescente que essa tecnologia tem assumido, com anúncios frequentes de grandes empresas de tecnologia (como Google, IBM, Nokia e Microsoft), de companhias especializadas em computação quântica, como D-Wave e Xanadu, e de investimentos expressivos de governos como os da China e dos Estados Unidos.
Já em 2024, o mercado global de tecnologias quânticas alcançou US$ 2 bilhões, e as projeções indicam um crescimento para cerca de US$ 100 bilhões até 2035 (segundo relatório da McKinsey & Company), o que representa uma taxa média de cerca de 15% ao ano.
Por que tanto interesse na Computação Quântica?
A Lei de Moore é uma lei empírica que observa que o número de transistores em um microprocessador — e, consequentemente, o poder de processamento dos computadores — dobra aproximadamente a cada dois anos. Para manter esse crescimento, a indústria precisa investir continuamente na miniaturização dos componentes.
Hoje, já se trabalha em escalas próximas ao nível atômico, o que causa diversos problemas, como a dissipação de calor, e mostra que estamos nos aproximando do limite físico de crescimento da capacidade dos computadores tradicionais. A alternativa para atender à crescente demanda por capacidade de processamento estaria, então, em um novo modelo de computação: a computação quântica.
Os Princípios da Computação Quântica
A ideia de que um computador baseado em princípios quânticos poderia simular sistemas físicos altamente complexos foi proposta por Richard Feynman, também ganhador do Nobel de Física. Os sistemas quânticos, relacionados à física de partículas atômicas e subatômicas, exibem um comportamento tão complexo que um computador clássico não seria capaz de reproduzir. Daí a ideia de empregar as próprias propriedades quânticas dessas partículas para realizar a computação.
As partículas atômicas e subatômicas exibem comportamentos “estranhos” que fogem completamente à nossa intuição, mas que têm sido continuamente comprovados pela ciência. Dentre esses comportamentos, talvez os mais conhecidos e “estranhos” sejam a superposição e o emaranhamento.
A superposição corresponde ao fato de um objeto quântico (como um elétron ou um fóton) poder existir em vários estados possíveis ao mesmo tempo (talvez você se lembre do famoso experimento mental do Gato de Schrödinger, em que o gato estaria simultaneamente vivo e morto!).
Já o emaranhamento descreve o comportamento de duas partículas se comportarem como um sistema único, de modo que um influencia instantaneamente o estado da outra, não importa a distância entre elas (imagine, uma partícula altera o seu estado e a outra, há milhões de quilômetros tem o seu estado afetado simultaneamente!).
Realmente é um mundo muito estranho. Mas essas propriedades permitem criar um modelo de computação inovador, com potencial para superar em muitas vezes as maiores capacidades atuais de processamento. Elas são exploradas nos qubits, as unidades fundamentais da computação quântica, que podem representar simultaneamente múltiplos estados e interagir de forma correlacionada com outros qubits.
O Estado Atual e a Capacidade da Tecnologia
Hoje, há poucos computadores quânticos disponíveis — como o Sycamore, do Google, e o IBM Quantum System One —, mas a tecnologia ainda é experimental. Esses computadores ainda resolvem problemas muito específicos, como a fatoração de números primos. A previsão é de que os primeiros computadores quânticos comerciais comecem a surgir somente por volta de 2035.
A chamada Vantagem Quântica é o marco em que um computador quântico consegue resolver um problema que seria computacionalmente inviável para um computador clássico em um tempo razoável.
Problemas como a simulação de grandes moléculas ou a fatoração de números com mais de 1000 bits poderiam levar mais tempo do que a própria idade do universo para serem resolvidos por computadores clássicos, mas seriam solucionados em horas por computadores quânticos.
A Ameaça da Computação Quântica
O impacto que a solução de problemas aparentemente tão exóticos como a simulação de moléculas ou a fatoração de primos pode trazer é enorme. O impacto mais imediato surge na própria área de computação, na segurança da informação. Grande parte da segurança digital moderna baseia-se em mecanismos de criptografia como o RSA, amplamente utilizado em transações bancárias e conexões seguras na internet (HTTPS).
Em computadores clássicos, uma criptografia RSA-2048 (padrão atual, com chaves de 2048 bits) levaria bilhões de anos para ser quebrada por força bruta, sendo considerada extremamente segura. Com o advento da computação quântica, entretanto, o RSA — que se apoia na dificuldade de se fatorar grandes números — poderá ser quebrado em minutos. Isso tornaria vulneráveis sistemas críticos de defesa, bancos e transações financeiras que hoje consideramos protegidos.
O chamado Q-Day é o nome dado ao momento em que a computação quântica será capaz de quebrar os mecanismos de criptografia atuais. Estima-se que isso possa ocorrer em um horizonte de cerca de cinco anos.
Por isso, governos e grandes empresas, incluindo bancos e gigantes da tecnologia, já se preparam para a chamada “transição à segurança pós-quântica”, que consiste na adoção de sistemas de criptografia resistentes a ataques de computadores quânticos.
Essa transição será algo semelhante ao “Bug do Milênio”, exigindo a atualização de milhares de sistemas e a adoção de novos mecanismos de segurança baseados em princípios quânticos, o que demandará grandes recursos de pessoas, tempo e dinheiro.
Soluções para o Futuro
No exemplo da criptografia, curiosamente, a computação quântica traz a solução do próprio problema que ela cria. Mas seu potencial vai muito além disso: promete resolver diversos desafios de grande impacto para a sociedade.
A enorme capacidade de processamento oferecida pela computação quântica permitirá resolver, de forma prática, problemas hoje considerados intratáveis pela computação tradicional. É o caso, por exemplo, da descoberta de fármacos.
Com a computação quântica, será possível simular com alta precisão o comportamento de moléculas, proteínas e compostos, permitindo que pesquisadores modelem a interação entre medicamentos e alvos biológicos e acelerem a descoberta de novas drogas e medicamentos.
Problemas de logística e otimização de grandes cadeias de suprimentos, que envolvem inúmeras variáveis dinâmicas como tráfego, clima, demanda e capacidade de carga, também poderão ser resolvidos de forma muito mais eficiente.
Hoje, a maior parte das empresas precisa se contentar com soluções parciais, envolvendo poucos recursos. Já com a computação quântica, será possível buscar soluções ótimas considerando centenas de variáveis simultaneamente, com impactos expressivos sobre os custos e os tempos dos processos.
E as possibilidades não param por aí. Avanços são esperados ainda em campos como novos materiais, finanças (otimização de carteiras), energia e sustentabilidade, e ciências do clima.
Assim, a computação quântica parece representar uma das fronteiras tecnológicas recentes mais promissoras. Ela não só transforma a forma de se fazer processamento, mas traz impactos indiretos que tem o potencial para revolucionar setores inteiros como os da farmacêutica, saúde, logística, energia, materiais e clima e transformar profundamente a economia e a sociedade nos próximos anos.
Sobre a Universidade Presbiteriana Mackenzie
A Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM) foi eleita como a melhor instituição de educação privada do Estado de São Paulo em 2023, de acordo com o Ranking Universitário Folha 2023 (RUF). Segundo o ranking QS Latin America & The Caribbean Ranking, o Guia da Faculdade Quero Educação e Estadão, é também reconhecida entre as melhores instituições de ensino da América do Sul. Com mais de 70 anos, a UPM possui três campi no estado de São Paulo, em Higienópolis, Alphaville e Campinas. Os cursos oferecidos pela UPM contemplam Graduação, Pós-Graduação, Mestrado e Doutorado, Extensão, EaD, Cursos In Company e Centro de Línguas Estrangeiras.
Na Era Quântica Gestão de Identidade passa a Ser um Ativo Estratégico de Governança
Tecnologias quânticas e o futuro da inovação são tema de encontro em Porto Alegre
Criptografia: o código invisível que protege o futuro digital do Brasil
Criptomoedas em xeque: quando o medo supera a matemática
Criptografia Forte é o Padrão que Mantém Bilhões de Pessoas Seguras Todos os Dias
O Crypto ID defende a criptografia forte como padrão para proteger a segurança de pessoas, empresas e nações. Leia mais sobre Criptografia e mantenha-se atualizado.
Acesse e Compartilhe o Ebook AES, O Guardião dos Segredos Digitais
Cadastre-se para receber o IDNews e acompanhe o melhor conteúdo do Brasil sobre Identificação Digital! Aqui!
