Computação quântica e física quântica parecem recursos de ficção científica: tudo é feito de ondas e partículas, a matéria pode estar presente no mesmo lugar ao mesmo tempo e partículas podem ser enviadas ao outro lado da galáxia, mas continuarem conectadas.
Alucinante? Sim. Ficção científica? Não mais.
Este artigo do Decrypt explora o que são computadores quânticos e que tipo de ameaça apresentam à indústria dos criptoativos.
O problema
Cientistas e pesquisadores estão começando a aproveitar do poder da física quântica para desenvolver computadores poderosos com a capacidade de quebrar os algoritmos de criptografia do mundo.
Além de apenas blockchains, a computação quântica pode ameaçar a segurança do sistema financeiro global, de agências de inteligência ultrassecretas, bem como todos os dados em seu celular.
O que é física quântica?
Também conhecida como mecânica quântica, a física quântica é um tipo de física que só se aplica a coisas que são pequenas o suficiente para que suas regras de apliquem.
Na física clássica, quase tudo se comporta de forma previsível (cálculos e medidas podem ser exatos). Quando você começa a estudar objetos do tamanho da física quântica, tudo se torna bem mais imprevisível.
Medidas e cálculos na física quântica não têm garantia de precisão (só podem ser estimadas usando probabilidades).
No nível quântico, partículas podem começar a se comportar como ondas e até mesmo mudar de estado repentinamente, dependendo se estão sendo ou não observadas. No âmbito quântico, tudo fica incerto.
O que é um computador quântico?
Ao se aproveitar das leis da mecânica quântica, computadores quânticos podem ser exponencialmente mais poderosos que nossos computadores modernos mais avançados.
A questão mais importante de entender sobre computadores quânticos são os bits quânticos ou qubits. Um computador clássico usa bits, que são representados por zeros e uns.
Bits normais são binários (ligados ou desligados), um estado de cada vez. Qubits podem ser um zero, um, variar entre eles ou ser ambos ao mesmo tempo.
Já que as unidades básicas de computadores quânticos são esses aparentemente mágicos qubits, computadores quânticos podem realizar funções ou cálculos a uma taxa que computadores comuns não chegam nem perto (e é por isso que, um dia, podem quebrar a criptografia dos criptoativos).
Aqui vai um exemplo: se temos quatro bits de um computador normal, podem estar em qualquer uma das 16 combinações (1.000, 1.100, 1.110), mas você só pode escolher que estejam em um ao realizar um cálculo.
No entanto, com quatro qubits, podem estar em todas as 16 posições de uma vez e o número cresce exponencialmente quanto mais qubits você adicionar.
Apenas 20 qubits podem armazenar mais de um milhão de valores em paralelo, que permite que um computador quântico seja capaz de lidar com um problema ao realizar cálculos em paralelo em vez de um de cada vez.
Quem inventou a física quântica?
A ideia da mecânica quântica remonta à pesquisa no século XIX por Max Planck, considerado como o pai da teoria quântica.
Computadores quânticos surgiram nas décadas de 1970 e 1980 quando Paul Benioff comprovou que era possível desenvolver um computador que operava sob as leis da física quântica.
O que tem de tão especial na computação quântica?
Já que um qubit pode migrar entre estados (seja um “um”, “zero” ou estar em múltiplos estados ao mesmo tempo), qubits podem fazer múltiplas computações de forma paralela ou simultânea.
Qubits permitem que computadores quânticos processem cálculos complexos tão rapidamente que, enquanto um computador comum demoraria meio bilhão de anos para solucionar a criptografia do Bitcoin, um computador quântico poderia solucioná-la em menos de dez minutos.
“O exato mecanismo físico trabalhando dentro do computador quântico é um tanto teoricamente complexa e intuitivamente perturbadora. Geralmente, é explicado em termos da interpretação multimundo da física quântica, em que o computador realiza cálculos não apenas em nosso universo, como também em outros universos, de forma simultânea”, afirma Andrew Zimmerman Jones, autor do livro “String Theory for Dummies” (ou “Teoria das Cordas para Leigos”).
Como computadores quânticos são feitos?
Computadores tradicionais são basicamente repletos de milhões de pequenos interruptores que gerenciam o fluxo de elétrons.
Conforme diminuímos essas passagens ao nível subatômico, a capacidade de controlar se a eletricidade flui ou não por meio de uma passagem se torna… bom, um pouco estranha.
Por meio de uma ideia chamada “tulenamento quântico”, quando chegamos ao nível subatômico, elétrons podem simplesmente pular essa passagem à vontade, tornando inútil a capacidade da máquina em gerenciar esse fluxo.
Como consequência, computadores quânticos são construídos de uma forma bem diferente.
Funcionam no mundo estranho e incrível das partículas subatômicas, onde qubits fazem coisas estranhas como estarem em qualquer um dos 16 estados ao mesmo tempo, até serem observados quando colapsam em um estado.
Como consequência, uma “passagem quântica”, em oposição a uma “passagem lógica”, usada na computação tradicional, passa por um processo em que configura alguns qubits, aplica passagens quânticas para “entrelaçá-las”, manipulando as possíveis probabilidades e, em seguida, medindo o resultado.
Confuso? Sim. É uma verdadeiro bagunça.
Mas o que você precisa entender é que, para conseguir controlar esse processo, o Google, por exemplo, está usando um metal supercondutor especial que opera em temperaturas oito vezes mais geladas que o espaço, que são bem distantes de um computador sobre uma mesa.
Como consequência, é improvável que computadores quânticos saiam de um laboratório tão cedo.
Você deve se preocupar com computadores quânticos?
Segundo pessoas inteligentes, como o fundador da Ethereum Vitalik Buterin e o defensor cripto Andreas Antonopoulos, você ainda não precisa entrar em pânico em relação a computadores quânticos.
De acordo com Antonopoulos, atualmente, computadores quânticos não estão próximos de decifrar algo como o Bitcoin.
Na teoria, a computação quântica, pode quebrar a criptografia que garante a segurança de criptoativos, como Bitcoin e Ethereum, mas Buterin argumenta que computadores quânticos, como um anunciado pelo Google, são mais provas de conceito do que tecnologias completamente concretizadas.
A atual criptografia usada em grandes blockchains também pode ser forte o suficiente para resistir a computadores quânticos já existentes, ou seja, nem todas as criptografias podem estar vulneráveis.
Computadores quânticos podem ser usados não apenas para quebrar criptografia, como também no desenvolvimento de criptografia ainda mais poderosa. Planos de atualização estão implementados para blockchains, como Ethereum, resistirem a computadores quânticos.
Pensando no futuro
Mesmo que estivermos seguros agora, o mundo cripto não está correndo riscos. Blockchains resistentes a quantum, como Praxxis e OAN, já estão sob desenvolvimento antes de um possível apocalipse quântico.
Fique tranquilo ao saber que, mesmo se computadores quânticos começarem a dominar o mundo, nossas criptomoedas estarão seguros.
*Traduzido e editado por Daniela Pereira do Nascimento com autorização do Decrypt.co.