How quantum physics can make encryption stronger | Vikram Sharma

Tradutor: Carl Lenny Homer Revisor: Maricene Crus

Recently, we've seen the effects of cyber attacks on the business world.

Vimos recentemente os efeitos de ataques cibernéticos no mundo dos negócios.

Data breaches at companies like JP Morgan, Yahoo, Home Depot and Target

Violações de dados em empresas como JP Morgan, Yahoo, Home Depot e Target

have caused losses of hundreds of millions

causaram perdas de centenas de milhões

and in some cases, billions of dollars.

e, em alguns casos, bilhões de dólares.

It wouldn't take many large attacks to ravage the world economy.

Não seriam necessários muitos ataques para destruir a economia mundial.

And the public sector has not been immune, either.

O setor público também não está livre.

In 2012 to 2014,

Entre 2012 e 2014,

there was a significant data breach at the US Office of Personnel Management.

houve uma violação de dados importantes no US Office of Personnel Management.

Security clearance and fingerprint data was compromised,

A segurança e os dados das impressões digitais ficaram comprometidos

affecting 22 million employees.

afetando 22 milhões de empregados.

And you may have heard of the attempt by state-sponsored hackers

Houve, também, a tentativa de hackers patrocinados pelo Estado

to use stolen data to influence election outcomes in a number of countries.

de usar dados roubados para influenciar resultados eleitorais em vários países.

Two recent examples are the compromise of a large amount of data

Dois exemplos atuais são o comprometimento de uma grande quantidade de dados

from the Bundestag, the national Parliament of Germany,

do Bundestag, o Parlamento Nacional da Alemanha,

and the theft of emails from the US Democratic National Committee.

e o roubo de e-mails do Comitê Nacional dos Democratas nos EUA.

The cyber threat is now affecting our democratic processes.

A ameaça cibernética está afetando os processos democráticos.

And it's likely to get worse.

É provável que fique pior.

As computer technology is becoming more powerful,

Como a tecnologia de computadores está ficando cada vez mais poderosa,

the systems we use to protect our data are becoming more vulnerable.

os sistemas usados para proteger os dados estão ficando cada vez mais vulneráveis.

Adding to the concern is a new type of computing technology,

Para aumentar a preocupação, existe um novo tipo de tecnologia,

called quantum computing,

chamado de computação quântica,

which leverages microscopic properties of nature

que aproveita as propriedades microscópicas da natureza

to deliver unimaginable increases in computational power.

para aumentar de forma inimaginável o poder computacional.

It's so powerful that it will crack many of the encryption systems

É tão poderoso que vai quebrar muitos dos sistemas de criptografia

that we use today.

que usamos hoje.

So is the situation hopeless?

Então, não há esperança?

Should we start packing our digital survival gear

Devemos começar a empacotar nossos equipamentos digitais

and prepare for an upcoming data apocalypse?

e nos preparar para um apocalipse de dados?

I would say, not yet.

Ainda não.

Quantum computing is still in the labs,

Computação quântica ainda está evoluindo

and it will take a few years until it's put to practical applications.

e levará anos para que tenha aplicações práticas.

More important,

O mais importante é que houve grandes avanços no campo da criptografia.

there have been major breakthroughs in the field of encryption.

For me, this is a particularly exciting time

Para mim, este é um momento particularmente interessante

in the history of secure communications.

na história da segurança das comunicações.

About 15 years ago,

Há cerca de 15 anos, quando eu soube da possibilidade

when I learned of our new-found ability

to create quantum effects that don't exist in nature,

de criar efeitos quânticos que não existem na natureza,

I was excited.

fiquei bem empolgado.

The idea of applying the fundamental laws of physics

A ideia de aplicar as leis fundamentais da física

to make encryption stronger

para tornar a criptografia ainda mais poderosa me intrigou.

really intrigued me.

Today, a select groups of companies and labs around the world, including mine,

Atualmente, nós e um grupo restrito de empresas e laboratórios no mundo todo,

are maturing this technology for practical applications.

estamos aperfeiçoando esta tecnologia para aplicações práticas.

That's right.

Certo.

We are now preparing to fight quantum with quantum.

Estamos nos preparando para combater o quântico com o quântico.

So how does this all work?

E como isso tudo funciona?

Well, first, let's take a quick tour of the world of encryption.

Primeiro vamos fazer uma rápida viagem pelo mundo da criptografia.

For that, you'll need a briefcase,

Para isso, você precisará de uma pasta,

some important documents that you want to send your friend, James Bond,

alguns documentos importantes para enviar ao seu amigo, James Bond,

and a lock to keep it all safe.

e um cadeado para manter tudo seguro.

Because the documents are top secret, we're going to use an advanced briefcase.

Como os documentos são altamente sigilosos, vamos usar uma maleta avançada.

It has a special combination lock

Ela tem uma fechadura especial que, quando fechada,

which, when closed,

converts all the text in the documents to random numbers.

converte todo o texto dos documentos em números aleatórios.

So you put your documents inside, close the lock --

Então, você coloca os documentos dentro, fecha o cadeado,

at which point in time the documents get converted to random numbers --

neste ponto os documentos são convertidos em números aleatórios,

and you send the briefcase to James.

e envia a pasta para o James.

While it's on its way, you call him to give him the code.

Enquanto ela está a caminho, você telefona a ele para dar o código.

When he gets the briefcase, he enters the code,

Quando a pasta chega, ele entra com o código,

the documents get unscrambled, and voilà,

os documentos são decifrados e, voilà,

you've just sent an encoded message to James Bond.

você enviou uma mensagem codificada para James Bond.

(Laughter)

(Risos)

A fun example, but it does illustrate three things important for encryption.

É um exemplo engraçado que ilustra três coisas importantes para criptografia.

The code -- we call this an encryption key.

O código, que chamamos de chave de criptografia.

You can think of it as a password.

Pode-se pensar nisso como uma senha.

The call to James to give him the code for the combination lock.

O telefonema para James, para dar o código para a combinação do cadeado,

We call this key exchange.

é chamado de troca de chaves.

This is how you ensure

É assim que se garante

you get the encryption key securely to the right place.

a obtenção da chave de criptografia com segurança, no lugar certo.

And the lock, which encodes and decodes the document.

E o cadeado, que codifica e decodifica o documento,

We call this an encryption algorithm.

é o algoritmo de criptografia.

Using the key, it encodes the text in the documents

A chave codifica o texto dos documentos

to random numbers.

em números aleatórios.

A good algorithm will encode in such a way

Um bom algoritmo codificará de tal maneira

that without the key it's very difficult to unscramble.

que, sem a chave, fica muito difícil decifrar.

What makes encryption so important

O que torna a criptografia tão importante

is that if someone were to capture the briefcase and cut it open

é que, se alguém capturar a pasta e abri-la,

without the encryption key and the encryption algorithm,

sem a chave de criptografia e sem o algoritmo de criptografia,

they wouldn't be able to read the documents.

não será capaz de ler os documentos.

They would look like nothing more than a bunch of random numbers.

Eles pareceriam apenas como um monte de números aleatórios.

Most security systems rely on a secure method for key exchange

A maioria dos sistemas de segurança confia num método seguro de troca de chaves

to communicate the encryption key to the right place.

para entregar a chave de criptografia no lugar certo.

However, rapid increases in computational power

No entanto, os aumentos no poder de processamento computacional

are putting at risk a number of the key exchange methods we have today.

estão colocando em risco vários métodos atuais de troca de chaves.

Consider one of the very widely used systems today -- RSA.

Considere um dos sistemas amplamente usados hoje, o RSA.

When it was invented, in 1977,

Quando foi concebido, em 1977,

it was estimated that it would take 40 quadrillion years

estimava-se que levariam 40 quatrilhões de anos

to break a 426-bit RSA key.

para quebrar uma chave RSA de 426 bits.

In 1994, just 17 years later,

Em 1994, apenas 17 anos depois,

the code was broken.

o código foi quebrado.

As computers have become more and more powerful,

Com os computadores cada vez mais poderosos,

we've had to use larger and larger codes.

tivemos que usar códigos cada vez maiores.

Today we routinely use 2048 or 4096 bits.

Hoje usamos 2048 ou 4096 bits, usualmente.

As you can see, code makers and breakers are engaged in an ongoing battle

Como se vê, os criadores e decifradores de código estão em uma batalha contínua

to outwit each other.

para enganar um ao outro.

And when quantum computers arrive in the next 10 to 15 years,

Quando os computadores quânticos chegarem nos próximos 10 a 15 anos,

they will even more rapidly crack the complex mathematics

eles vão quebrar rapidamente a complexa matemática

that underlies many of our encryption systems today.

que sustenta muitos dos atuais sistemas de criptografia.

Indeed, the quantum computer is likely to turn our present security castle

O computador quântico é capaz de transformar o atual castelo de segurança

into a mere house of cards.

num mero castelo de cartas.

We have to find a way to defend our castle.

Temos que encontrar uma forma de defender esse castelo.

There's been a growing body of research in recent years

Houve um aumento de pesquisas nos últimos anos

looking at using quantum effects to make encryption stronger.

para usar os efeitos quânticos para fortalecer a criptografia.

And there have been some exciting breakthroughs.

Houve alguns avanços importantes.

Remember those three things important for encryption --

Lembram-se das três coisas importantes para a criptografia,

high-quality keys, secure key exchange and a strong algorithm?

chaves de alta qualidade, troca segura de chaves e um algoritmo seguro?

Well, advances in science and engineering

Os avanços na ciência e na engenharia

are putting two of those three elements at risk.

estão colocando dois desses três elementos em risco.

First of all, those keys.

Antes de qualquer coisa, as chaves.

Random numbers are the foundational building blocks of encryption keys.

Os números aleatórios são as peças fundamentais das chaves de criptografia.

But today, they're not truly random.

Mas hoje, eles não são verdadeiramente aleatórios.

Currently, we construct encryption keys

Atualmente, construímos chaves de criptografia

from sequences of random numbers generated from software,

a partir de sequências de números aleatórios gerados por software,

so-called pseudo-random numbers.

os chamados números pseudo-aleatórios.

Numbers generated by a program or a mathematical recipe

Números gerados por programas ou fórmulas matemáticas

will have some, perhaps subtle, pattern to them.

terão algum tipo de padrão, talvez sutil.

The less random the numbers are,

Quanto menos aleatórios os números, ou em termos científicos, menos entropia,

or in scientific terms, the less entropy they contain,

the easier they are to predict.

mais fáceis de serem previstos.

Recently, several casinos have been victims of a creative attack.

Recentemente, vários cassinos foram vítimas de ataques criativos.

The output of slot machines was recorded over a period of time

Os resultados das máquinas caça-níqueis foram anotados durante um período de tempo

and then analyzed.

e analisados posteriormente.

This allowed the cyber criminals

Isso permitiu que criminosos cibernéticos

to reverse engineer the pseudo-random number generator

revertessem a engenharia do gerador de números pseudo-aleatórios

behind the spinning wheels.

por trás dos mostradores dos números.

And allowed them, with high accuracy, to predict the spins of the wheels,

Isso permitiu prever os números com muita exatidão,

enabling them to make big financial gains.

resultando em grandes ganhos financeiros.

Similar risks apply to encryption keys.

Riscos semelhantes se aplicam a chaves de criptografia.

So having a true random number generator is essential for secure encryption.

Gerador de números aleatórios verdadeiros é essencial para uma criptografia segura.

For years, researchers have been looking at building true random number generators.

Há tempos os pesquisadores tentam construir esses geradores.

But most designs to date are either not random enough,

A maioria dos projetos até hoje não é suficientemente aleatória,

fast enough or aren't easily repeatable.

nem produz resultados rápidos e nem replicáveis.

But the quantum world is truly random.

O mundo quântico sim é verdadeiramente aleatório.

So it makes sense to take advantage of this intrinsic randomness.

Portanto, faz sentido aproveitar essa aleatoriedade intrínseca.

Devices that can measure quantum effects

Dispositivos que medem efeitos quânticos

can produce an endless stream of random numbers at high speed.

podem produzir um fluxo inesgotável de números aleatórios, em alta velocidade,

Foiling all those would-be casino criminals.

frustrando todos aqueles possíveis criminosos do cassino.

A select group of universities and companies around the world

Um grupo restrito de universidades e empresas em todo o mundo

are focused on building true random number generators.

está construindo verdadeiros geradores de números aleatórios.

At my company, our quantum random number generator

Na minha empresa, nosso gerador quântico de números aleatórios

started life on a two meter by one meter optic table.

começou numa mesa óptica de dois metros por um metro.

We were then able to reduce it to a server-size box.

Depois, conseguimos reduzi-lo ao tamanho de um servidor.

Today, it's miniaturized into a PCI card that plugs into a standard computer.

Hoje, ele é miniaturizado em uma placa PCI que se conecta a um computador comum.

This is the world's fastest true random number generator.

Este é o gerador de números aleatórios mais rápido do mundo.

It measures quantum effects to produce a billion random numbers per second.

Ele mede efeitos quânticos à taxa de um bilhão de números aleatórios por segundo.

And it's in use today to improve security

Ele está em uso hoje para melhorar a segurança

at cloud providers, banks and government agencies

de provedores em nuvem, bancos e agências governamentais

around the world.

em todo o mundo.

(Applause)

(Aplausos)

But even with a true random number generator,

Mesmo com um gerador verdadeiro de números aleatórios,

we've still got the second big cyber threat:

ainda existe a segunda grande ameaça cibernética:

the problem of secure key exchange.

o problema da troca segura de chaves.

Current key exchange techniques will not stand up to a quantum computer.

As técnicas atuais de troca de chaves não resistirão a um computador quântico.

The quantum solution to this problem

A solução quântica para este problema

is called quantum key distribution or QKD,

é chamada de distribuição quântica de chaves ou QKD,

which leverages a fundamental, counterintuitive characteristic

que aproveita uma característica fundamental e contra-intuitiva

of quantum mechanics.

da mecânica quântica.

The very act of looking at a quantum particle changes it.

Basta olhar para uma partícula quântica para provocar uma alteração.

Let me give you an example of how this works.

Vejam um exemplo de como isso funciona.

Consider again exchanging the code for the lock with James Bond.

Considere novamente trocar o código da fechadura com James Bond.

Except this time, instead of a call to give James the code,

Só que, desta vez, em vez de uma ligação,

we're going to use quantum effects on a laser to carry the code

vamos usar efeitos quânticos num laser para transportar o código

and send it over standard optic fiber to James.

e enviá-lo por fibra óptica para James.

We assume that Dr. No is trying to hack the exchange.

Imagine que o Dr. No pretende hackear a troca das chaves.

Luckily, Dr. No's attempt to intercept the quantum keys while in transit

Felizmente, a tentativa do Dr. No de interceptar as chaves quânticas

will leave fingerprints that James and you can detect.

vai deixar impressões digitais que podem ser detectadas.

This allows those intercepted keys to be discarded.

Isso permite que as chaves interceptadas possam ser descartadas.

The keys which are then retained

As chaves que forem retidas

can be used to provide very strong data protection.

poderão ser usadas para melhorar muito a proteção dos dados.

And because the security is based on the fundamental laws of physics,

Como a segurança está baseada nas leis fundamentais da física,

a quantum computer, or indeed any future supercomputer

um computador quântico, ou mesmo qualquer outro futuro supercomputador

will not be able to break it.

não será capaz de quebrá-la.

My team and I are collaborating with leading universities

Minha equipe está colaborando com as principais universidades

and the defense sector

e com o setor de defesa

to mature this exciting technology

para amadurecer esta tecnologia fundamental

into the next generation of security products.

para a próxima geração de produtos de segurança.

The internet of things is heralding a hyperconnected era

A internet das coisas está anunciando uma era hiperconectada,

with 25 to 30 billion connected devices forecast by 2020.

com 25 a 30 bilhões de dispositivos conectados até 2020.

For the correct functioning of our society in an IoT world,

Para a sociedade funcionar corretamente num mundo IoT - Internet das Coisas,

trust in the systems that support these connected devices is vital.

é vital confiar nos sistemas que usam esses dispositivos conectados.

We're betting that quantum technologies will be essential in providing this trust,

Apostamos que as tecnologias quânticas serão essenciais para essa confiança,

enabling us to fully benefit from the amazing innovations

permitindo que nos beneficiemos plenamente das incríveis inovações

that are going to so enrich our lives.

que vão melhorar a nossa vida.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)