How quantum physics can make encryption stronger | Vikram Sharma

Tradutor: Revisora: Margarida Ferreira

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

Recentemente, vimos os efeitos dos ataques cibernéticos no mundo dos negócios.

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

Violações de dados em empresas como a JP Morgan,

a Yahoo, a Home Depot e a Target

have caused losses of hundreds of millions

têm causado perdas de centenas de milhões

and in some cases, billions of dollars.

e nalguns casos, milhares de milhões de dólares.

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

Bastarão alguns grandes ataques para devastar a economia mundial.

And the public sector has not been immune, either.

E o setor público também não tem ficado imune.

In 2012 to 2014,

De 2012 a 2014,

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

houve uma significativa violação de dados no gabinete de Gestão de Pessoal dos EUA.

As autorizações de segurança

Security clearance and fingerprint data was compromised,

e os dados sobre impressões digitais ficaram comprometidos,

affecting 22 million employees.

afetando 22 milhões de funcionários.

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

Talvez tenham ouvido falar da tentativa de usar hackers patrocinados pelo estado

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

para usar informações roubadas

para influenciar o resultado das eleições em vários países.

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

Dois exemplos recentes

são o comprometimento de uma quantidade enorme 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 emails do Comité Nacional Democrata dos EUA.

The cyber threat is now affecting our democratic processes.

A ameaça cibernética está agora a afetar os nossos procedimentos democráticos.

And it's likely to get worse.

E é provável que piore.

As computer technology is becoming more powerful,

 medida que a tecnologia informática vai ficando mais potente,

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

os sistemas que usamos para proteger dados estão cada vez mais vulneráveis.

Para aumentar a preocupação há um novo tipo de tecnologia informática,

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

called quantum computing,

chamada computação quântica,

which leverages microscopic properties of nature

que aproveita as propriedades microscópicas da Natureza

to deliver unimaginable increases in computational power.

para gerar aumentos inimagináveis no poder de computação.

É tão poderoso que vai quebrar muitos dos sistemas encriptados

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

that we use today.

que usamos hoje.

So is the situation hopeless?

Então, a situação é desesperada?

Should we start packing our digital survival gear

Devemos começar a embalar o equipamento de sobrevivência digital

and prepare for an upcoming data apocalypse?

e prepararmo-nos para a chegada de um apocalipse de dados?

I would say, not yet.

Eu diria, por enquanto não.

Quantum computing is still in the labs,

A computação quântica ainda está no laboratório,

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

e vai levar alguns anos até ser usada na prática.

More important,

O mais importante,

there have been major breakthroughs in the field of encryption.

é que tem havido grandes avanços no campo da criptografia.

For me, this is a particularly exciting time

Para mim, este é um momento excitante

in the history of secure communications.

na história das comunicações seguras.

About 15 years ago,

Há cerca de 15 anos,

when I learned of our new-found ability

quando ouvi falar desta capacidade recém-descoberta

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

para criar efeitos quânticos que não existem na Natureza,

I was excited.

fiquei entusiasmado.

The idea of applying the fundamental laws of physics

A ideia de aplicar as leis fundamentais da física

to make encryption stronger

para criar uma encriptação mais forte

really intrigued me.

intrigou-me realmente.

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

Hoje, um grupo restrito de empresas e laboratórios mundiais, incluindo o meu,

are maturing this technology for practical applications.

estão a desenvolver esta tecnologia para aplicações práticas.

That's right.

É isso mesmo.

We are now preparing to fight quantum with quantum.

Estamos agora a preparar-nos para lutar o quântico com o quântico.

So how does this all work?

Como é que isso funciona?

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

Primeiro, vamos fazer uma pequena visita pelo mundo da encriptação.

For that, you'll need a briefcase,

Para isso, precisam duma pasta,

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

de documentos importantes para enviar para o vosso amigo, James Bond,

and a lock to keep it all safe.

e uma chave para manter tudo em segurança.

Como os documentos são ultra secretos, vamos usar uma pasta avançada

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

que tem uma fechadura com combinação especial.

It has a special combination lock

which, when closed,

Quando fechada,

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 --

Depois, metemos os documentos lá dentro, fechamos o cadeado

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

— é nessa altura que os documentos são convertidos em números aleatórios —

and you send the briefcase to James.

e enviamos essa pasta para o James.

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

Enquanto ela vai a caminho, ligamos para ele, para lhe dar o código.

When he gets the briefcase, he enters the code,

Quando ele recebe a pasta, introduz o código,

the documents get unscrambled, and voilà,

os documentos recompõem-se, e voilà,

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

acabámos de enviar uma mensagem encriptada para o James Bond.

(Laughter)

(Risos)

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

Um exemplo engraçado, mas mostra três coisas importantes da encriptação.

The code -- we call this an encryption key.

O código — chamamos -lhe uma chave encriptada.

You can think of it as a password.

Podem pensar nisso como uma password.

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

A chamada para o James para lhe dar o código da combinação.

We call this key exchange.

Chamamos-lhe a troca de chaves.

This is how you ensure

É assim que asseguramos

you get the encryption key securely to the right place.

que a chave de criptografia está no lugar certo com segurança.

And the lock, which encodes and decodes the document.

E o cadeado, que codifica e descodifica o documento.

We call this an encryption algorithm.

Chamamos a isso o algoritmo de encriptação.

Using the key, it encodes the text in the documents

Usando a chave, ela codifica o texto dos documentos

to random numbers.

em números aleatórios.

A good algorithm will encode in such a way

Um bom algoritmo vai codificar de uma maneira tal

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

que, sem a chave, é muito difícil descodificar.

What makes encryption so important

O que torna a encriptação tão importante

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

é que, se alguém apanhar a pasta e tentar abri-la,

without the encryption key and the encryption algorithm,

sem a chave de encriptação e sem o algoritmo de encriptação

they wouldn't be able to read the documents.

não será possível ler os documentos.

Eles só parecem ser um monte de números aleatórios.

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

Most security systems rely on a secure method for key exchange

A maioria dos sistemas de segurança

depende de um método seguro de troca de chaves

to communicate the encryption key to the right place.

para comunicar a chave de criptografia no lugar certo.

However, rapid increases in computational power

No entanto, o rápido aumento do poder de computação

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

está a pôr em risco uma série de métodos de troca de chaves que temos hoje.

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

Considerem um dos sistemas mais usados hoje — o RSA.

When it was invented, in 1977,

Quando foi inventado, em 1977,

it was estimated that it would take 40 quadrillion years

calculou-se que levaria 40 triliões de anos

to break a 426-bit RSA key.

a penetrar numa chave 426-bit RSA.

Em 1994, apenas 17 anos mais tarde,

In 1994, just 17 years later,

o código foi quebrado.

the code was broken.

Como os computadores estão a ficar cada vez mais potentes,

As computers have become more and more powerful,

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 rotineiramente 2048 or 4096 bits.

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

Como podem ver, os criadores de código e os hackers estão numa batalha contínua

to outwit each other.

para se suplantarem uns aos outros.

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

E quando a computação quântica chegar nos próximos 10 a 15 anos,

they will even more rapidly crack the complex mathematics

eles vão quebrar a matemática complexa ainda mais rapidamente

that underlies many of our encryption systems today.

que está por detrás de muitos dos atuais sistemas de criptografia.

O computador quântico provavelmente transformará o atual castelo de segurança

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

into a mere house of cards.

num mero castelo de cartas.

We have to find a way to defend our castle.

Temos de encontrar uma maneira de defender o nosso castelo.

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

Tem havido uma crescente investigação nos últimos anos

para procurar usar os efeitos quânticos para tornar a criptografia mais forte.

looking at using quantum effects to make encryption stronger.

And there have been some exciting breakthroughs.

E tem havido algumas descobertas interessantes.

Remember those three things important for encryption --

Lembram-te das três coisas importantes para a encriptação ?

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

Chaves de alta qualidade, troca de chaves seguras e um algoritmo forte?

Well, advances in science and engineering

Os avanços na ciência e na engenharia

are putting two of those three elements at risk.

põem em risco dois desses três elementos.

First of all, those keys.

Primeiro, as chaves.

Os números aleatórios são os blocos de construção das chaves da criptografia

Random numbers are the foundational building blocks of encryption keys.

But today, they're not truly random.

mas hoje, não são realmente 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 a partir de software,

so-called pseudo-random numbers.

são chamados números pseudo-aleatórios.

Numbers generated by a program or a mathematical recipe

Os números gerados por um programa ou por uma receita matemática

podem conter algum padrão, talvez subtil.

will have some, perhaps subtle, pattern to them.

The less random the numbers are,

Quanto menos aleatórios são os números,

or in scientific terms, the less entropy they contain,

ou, em termos científicos, quanto menos entropia eles contêm

the easier they are to predict.

mais fáceis são de prever.

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

Recentemente, vários casinos foram vitimas de um ataque criativo.

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

O resultado das slot machines foi registado durante um certo tempo

e depois foi analisado.

and then analyzed.

This allowed the cyber criminals

Isto permitiu que os criminosos cibernéticos

to reverse engineer the pseudo-random number generator

invertessem o gerador de números pseudo-aleatórios

behind the spinning wheels.

por detrás das rodas giratórias.

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

E permitiu-lhes, com grande precisão, prever os giros das rodas,

permitindo-lhes obter grandes ganhos financeiros.

enabling them to make big financial gains.

Similar risks apply to encryption keys.

Os mesmos riscos se aplicam ás chaves de encriptação.

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

Por isso, é essencial um gerador de verdadeiros números aleatórios

para tornar a encriptação segura.

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

Durante anos, os investigadores têm tentado construir

um gerador de verdadeiros números aleatórios.

But most designs to date are either not random enough,

Mas a maior parte dos designs até hoje não são suficientemente aleatórios,

fast enough or aren't easily repeatable.

suficientemente rápidos ou facilmente reproduzíveis.

Mas o mundo quântico é realmente aleatório.

But the quantum world is truly random.

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

Assim, faz sentido tirar partido desta aleatoriedade intrínseca.

Devices that can measure quantum effects

Aparelhos que medem os efeitos quânticos

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

podem produzir uma quantidade sem fim de números aleatórios a alta velocidade.

Foiling all those would-be casino criminals.

frustrando todos os possíveis criminosos de casino.

A select group of universities and companies around the world

Um grupo selecionado de universidades e empresas de todo o mundo

are focused on building true random number generators.

estão concentrados em construir um gerador de números aleatórios.

At my company, our quantum random number generator

Na minha empresa, o nosso gerador quântico de números aleatórios

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

começou como uma mesa ótica de dois metros por um metro.

Conseguimos depois reduzi-lo a uma caixa do tamanho de um servidor.

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

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

Hoje, é uma miniatura numa placa PCI que se liga a um computador normal.

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

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

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

Mede os efeitos quânticos para produzir

mil milhões de números aleatórios por segundo.

And it's in use today to improve security

E já está em uso para melhorar a segurança

at cloud providers, banks and government agencies

nos fornecedores da cloud, nos bancos e em agências governamentais

around the world.

no mundo inteiro.

(Applause)

(Aplausos)

Mas mesmo com um gerador de números aleatórios verdadeiros,

But even with a true random number generator,

we've still got the second big cyber threat:

ainda temos 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 resistem a um computador quântico.

The quantum solution to this problem

A solução quântica deste problema,

is called quantum key distribution or QKD,

chama-se distribuição quântica de chaves ou DQC.

which leverages a fundamental, counterintuitive characteristic

que utiliza uma característica fundamental e contraintuitiva

of quantum mechanics.

da mecânica quântica.

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

O ato de olhar para uma partícula quântica muda-a.

Vou dar um exemplo de como funciona.

Let me give you an example of how this works.

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

Voltemos a trocar o código para a fechadura com o James Bond.

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

Mas, agora, em vez de ligar ao James para lhe dar o código,

vamos usar efeitos quânticos num laser para transportar o código

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

and send it over standard optic fiber to James.

e enviá-lo pra o James através de fibra ótica padrão.

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

Presumimos que o Dr. No está a tentar piratear a troca.

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

Felizmente, a tentativa do Dr. No

para intercetar as chaves quânticas durante o trânsito

will leave fingerprints that James and you can detect.

deixará impressões digitais que o James e nós podemos detetar.

This allows those intercepted keys to be discarded.

Isso permite que as chaves intercetadas sejam canceladas.

As chaves que são retidas

The keys which are then retained

can be used to provide very strong data protection.

podem ser usadas para proporcionar proteção de dados muito forte.

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

E como a segurança se baseia nas leis fundamentais da física,

um computador quântico, ou mesmo qualquer supercomputador futuro,

a quantum computer, or indeed any future supercomputer

will not be able to break it.

não será capaz de quebrá-la.

My team and I are collaborating with leading universities

A minha equipa e eu estamos a colaborar com as principais universidades

and the defense sector

e o setor da Defesa

to mature this exciting technology

para amadurecer esta tecnologia incrível

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 a anunciar uma era hiperconectada

with 25 to 30 billion connected devices forecast by 2020.

com 25 a 30 mil milhões de dispositivos conectados previstos para 2020.

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

Para o funcionamento correto da nossa sociedade num mundo IoT,

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

é vital a confiança nos sistemas

que suportam esses dispositivos conectados.

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

Consideramos que as tecnologias quânticas

serão essenciais para fornecer essa confiança,

enabling us to fully benefit from the amazing innovations

permitindo que beneficiemos totalmente das incríveis inovações

that are going to so enrich our lives.

que irão enriquecer a nossa vida.

Obrigado.

Thank you.

(Applause)

(Aplausos)