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A computação quântica continua a avançar a passos largos, e agora um novo feito promete mudar a forma como lidamos com a segurança digital. Pela primeira vez, um computador quântico gerou um número certificado como verdadeiramente aleatório, utilizando qubits entrelaçados.

Este marco não apenas demonstra o potencial das máquinas quânticas, mas também evidencia uma função que, até então, estava além da capacidade dos supercomputadores mais poderosos. A pesquisa, conduzida por cientistas dos EUA e do Reino Unido, utiliza o computador quântico de 56 qubits da Quantinuum, que se destacou em um experimento de supremacia quântica. O estudo foi publicado na revista Nature.

Este feito é particularmente importante em um momento de crescente ameaça à segurança cibernética. A geração de números aleatórios confiáveis é fundamental para garantir criptografia robusta e impedir que dados sensíveis sejam acessados por sistemas mal-intencionados. A computação quântica, agora, se apresenta como uma ferramenta crucial para a comunicação eletrônica segura.

O desafio da aleatoriedade

• Historicamente, a geração de números aleatórios não era tão simples quanto parece.
• Mesmo em atividades como jogar dados ou escolher uma carta, as ações envolvem regras complexas que, em teoria, são previsíveis, dependendo das condições.
• Até fenômenos caóticos, como o movimento da cera em uma lâmpada de lava, têm um comportamento fundamentado nas leis da termodinâmica, tornando-os, de certa forma, determinísticos.
• Isso significa que um computador poderoso poderia, em teoria, prever esses resultados e quebrar sistemas de segurança baseados nessas formas de aleatoriedade.
• A solução proposta pela física quântica oferece uma nova abordagem.
• Em vez de seguir as regras clássicas da física, a quântica lida com propriedades imprevisíveis de partículas, criando uma verdadeira aleatoriedade.
• Não há elementos ocultos que um supercomputador possa manipular para prever os resultados, tornando a aleatoriedade quântica incomparável à dos sistemas tradicionais.

Superando as barreiras da física clássica

Para realizar o experimento, os pesquisadores utilizaram o protocolo de randomização certificada proposto por Scott Aaronson e Shih-Han Hung, da Universidade do Texas, em 2018. Através deste método, o time foi capaz de garantir que o número gerado fosse de fato aleatório, ao minimizar a interferência da física clássica e maximizar o uso das capacidades quânticas do sistema.

Ao conectar o computador quântico Quantinuum à internet, os cientistas conseguiram gerar números aleatórios em tempo real, testando a capacidade do dispositivo para realizar operações que dependem desse processo.

A precisão do experimento foi validada por meio de supercomputadores, que realizaram mais de um milhão de trilhões de operações por segundo (1.1 exaflops). Esses cálculos confirmaram que o número gerado era, de fato, aleatório, superando o benchmark que valida a aleatoriedade verdadeira. Isso eliminou qualquer possibilidade de exploração de falhas por um supercomputador avançado, mesmo em um longo período de tempo.

Leia mais:

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• O que é um bit quântico (qubit)?
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Implicações para a segurança e o futuro

A aplicação de aleatoriedade certificada quântica abre novas possibilidades para a segurança digital e a criptografia. Como afirma Rajeeb Hazra, presidente e CEO da Quantinuum, este é um “marco crucial que coloca a computação quântica firmemente no campo das aplicações práticas e reais”. Essa descoberta tem implicações significativas para indústrias como finanças, manufatura e além, estabelecendo um novo padrão para a entrega de segurança robusta e permitindo simulações avançadas em diversas áreas.

Esse avanço não se limita apenas à segurança digital, mas também demonstra o potencial da tecnologia de íons aprisionados da Quantinuum, que, ao ser acessada via internet, facilita o uso de números aleatórios gerados por computação quântica em qualquer lugar do mundo. Com a computação quântica, estamos cada vez mais próximos de transformar a segurança e os processos computacionais de maneira radical.

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