Com a rápida adoção das criptomoedas no início da década de 2020, a blockchain tornou-se um tema recorrente nas notícias. Em 2023, a inteligência artificial roubou a cena no mundo da tecnologia. O que vem a seguir? Estamos testemunhando o surgimento de outra revolução tecnológica com a computação quântica, que terá um impacto ainda mais significativo do que a blockchain e a IA.
As novidades do mundo da computação quântica começaram a repercutir na mídia no final de 2023. Por si só, a computação quântica transformará toda a infraestrutura computacional clássica como a conhecemos. Combinada com a IA, terá um impacto que a maioria de nós ainda nem consegue imaginar.
O que isso significa para a blockchain, uma tecnologia que opera diretamente sobre os fundamentos da computação clássica? Antes de responder a essa pergunta, precisamos relembrar o que é computação quântica e por que ela é importante.
O que é mecânica quântica e computação?
A mecânica quântica é uma teoria fundamental da física que descreve o comportamento da matéria e da energia nos níveis atômico e subatômico.
Ao longo dos últimos 100 anos, os seres humanos adquiriram uma compreensão confiável de como o mundo funciona, desde o nível observável até o atômico. No entanto, a matéria se comporta de maneira diferente no nível subatômico, onde as partículas são menores que os átomos.
A computação quântica utiliza a mecânica quântica para realizar operações em dados. Sem a computação quântica, não temos uma maneira confiável de observar o que acontece no nível subatômico (quântico).
Dado que o mundo natural, do espaço à natureza e ao corpo humano, depende fundamentalmente do que acontece no nível quântico, não ter conhecimento sobre os processos quânticos representa uma enorme lacuna no conhecimento atual da humanidade.
Como a computação quântica difere da computação clássica
A computação quântica difere fundamentalmente da computação clássica. A computação clássica é binária, dependendo de bits em um de dois estados (0 ou 1).
Os bits quânticos, ou qubits, não só podem existir em múltiplos estados, como também podem fazê-lo simultaneamente. Essa dualidade aumenta exponencialmente a quantidade de informação que o sistema consegue analisar. Os computadores quânticos podem analisar grandes quantidades de dados muito mais rapidamente do que os sistemas existentes.
Físico Dr. Michio Kaku usa um exemplo Imagine um rato percorrendo um labirinto para pegar um pedaço de queijo no final, a fim de compreender a diferença fundamental entre o desempenho dos computadores quânticos e o dos computadores clássicos.
Como você sabe, um labirinto oferece diversas opções para o rato, mas apenas uma delas é o caminho correto que leva ao queijo. O sistema computacional clássico mapearia cada opção individualmente, chegando eventualmente ao caminho que leva ao queijo.
Um computador quântico mapeia todas as possibilidades simultaneamente, instantaneamente, usando o caminho correto. Isso artigo interativo O artigo do Financial Times também faz um trabalho fantástico ao explorar as diferenças entre a computação clássica e a computação quântica.
Princípios-chave da computação quântica
A mecânica quântica é muito técnica. A maioria das pessoas não entende a matemática por trás dos princípios, e tudo bem. Você não precisa saber como tudo funciona para compreender os princípios básicos.
Qubits: Ao contrário dos bits clássicos, os qubits podem estar em um estado de 0, 1 ou qualquer superposição quântica desses estados. Esse tipo de qubit permite que os computadores quânticos processem grandes quantidades de informação simultaneamente, aumentando exponencialmente seu potencial de poder computacional.
Sobreposição: Esse princípio permite que os qubits existam em múltiplos estados simultaneamente, ao contrário dos bits clássicos, que são 0 ou 1. O princípio da superposição é o motivo pelo qual os computadores quânticos podem realizar muitos cálculos simultaneamente, oferecendo vantagens de velocidade potencialmente enormes para problemas específicos.
Emaranhamento: O emaranhamento quântico é um fenômeno no qual os qubits se interconectam, e o estado de um qubit pode depender do estado de outro, independentemente da distância entre eles. Essa interconexão é importante porque permite o processamento rápido de informações e é fundamental para o poder da computação quântica.
Algoritmos Quânticos: Os computadores quânticos usam algoritmos diferentes para explorar a superposição e o emaranhamento.
Aplicações: A computação quântica tem o potencial de revolucionar diversas áreas, lidando com problemas complexos que atualmente são intratáveis para computadores clássicos. Isso inclui criptografia, descoberta de medicamentos, otimização de grandes sistemas como cadeias de suprimentos, modelagem financeira e resolução de problemas científicos complexos.
Benefícios e ameaças da computação quântica
Uma das vantagens significativas da computação quântica é a capacidade de resolver problemas complexos mais rapidamente do que os computadores tradicionais. O gráfico abaixo ilustra uma estimativa de quão mais rápida será a computação quântica em comparação com a computação clássica.
Por exemplo, algumas áreas da pesquisa médica atingiram um limite com os computadores clássicos. A computação quântica proporcionará novas perspectivas sobre a pesquisa do câncer que os cientistas não conseguem obter com a computação clássica.
De acordo com o relatório mudança climática Na arena, pode acelerar o desenvolvimento de energias renováveis, melhorar os modelos de previsão meteorológica e ajudar a reduzir as emissões nas indústrias automobilística e de transporte marítimo.
No entanto, a computação quântica também traz ameaças consideráveis, especialmente na área de segurança cibernética. Especialistas afirmam que os computadores quânticos podem quebrar quaisquer protocolos criptográficos atuais, tornando grande parte da criptografia de hoje obsoleta e representando um risco significativo para a segurança de dados em diversos setores, incluindo defesa, finanças, governo e saúde.
Isso nos leva à questão da computação quântica no futuro do blockchain. Ou melhor, será que o blockchain tem lugar em um futuro dominado pela computação quântica?
Computação Quântica e Blockchain
Devido à dependência da blockchain em criptografia, a computação quântica representa um desafio potencial para a segurança da blockchain. Aqui está uma visão geral de como a computação quântica pode afetar a blockchain:
Vulnerabilidade criptográfica
A segurança da tecnologia blockchain atual depende em grande parte de algoritmos criptográficos que são computacionalmente difíceis de quebrar para computadores clássicos.
Computadores quânticos que realizam cálculos complexos com mais eficiência do que computadores clássicos podem potencialmente quebrar esses algoritmos criptográficos.
Impacto no Bitcoin e em outras criptomoedas
A computação quântica pode representar uma ameaça específica para criptomoedas de Prova de Trabalho (PoW), como o Bitcoin. Os computadores quânticos poderiam resolver problemas de PoW muito mais rapidamente e revolucionar a economia da mineração de criptomoedas.
A segurança das chaves dos usuários também está em risco. Teoricamente, os computadores quânticos poderiam derivar a chave privada de um usuário a partir de sua chave pública.
Avanços da tecnologia blockchain em algoritmos resistentes à computação quântica e criptografia.
A ameaça representada pela computação quântica levou a um crescente interesse na comunidade blockchain no desenvolvimento de algoritmos criptográficos resistentes ou pós-quânticos, que sejam seguros contra ataques quânticos. Isso inclui técnicas criptográficas aprimoradas, protocolos subjacentes e mudanças na estrutura da rede.
O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) é trabalhando A padronização da criptografia pós-quântica orientará a adoção de algoritmos criptográficos resistentes à computação quântica em blockchain e outros setores. Outras iniciativas estão em andamento:
- Fundação Ledger Resistente a Computação QuânticaDesenvolver e promover padrões resistentes à computação quântica. O NIST também recomendou esquemas de assinatura baseados em hash com estado, incluindo o XMSS, que é utilizado pelo Quantum Resistant Ledger.
- Aliança Blockchain QuânticaTrabalhando no desenvolvimento e na promoção de padrões resistentes à computação quântica.
- Banco Interamericano de Desenvolvimento, o Laboratório do BIDLACChain, Cambridge Quantum Computing (CQC) e Tecnológico de Monterrey: Trabalhando para identificar e eliminar ameaças quânticas em redes blockchain.
- IOTA Popular por implementar algumas assinaturas baseadas em hash.
- HyperCash (HC)Uma criptomoeda resistente à computação quântica.
Embora a computação quântica apresente riscos potenciais para a segurança da blockchain, particularmente no que diz respeito a algoritmos criptográficos, a comunidade blockchain está ciente desses desafios e trabalhando em soluções. O desenvolvimento de tecnologias resistentes à computação quântica garantirá a segurança e a viabilidade a longo prazo dos sistemas blockchain na era da computação quântica.
Avançar
O progresso na computação quântica chegou a um ponto em que não é mais uma questão de "se", mas sim de "quando" a tecnologia deixará os laboratórios de pesquisa e se tornará acessível ao público em geral. Mas quanto tempo isso levará? Nos últimos anos, pesquisadores vêm afirmando que ainda estamos a décadas de distância de computadores quânticos funcionais.
Os computadores quânticos atuais são delicados e vulneráveis a diversos fatores ambientais. Eles exigem uma temperatura de operação o mais próxima possível do zero absoluto. Uma simples queda de energia pode causar um colapso quântico. O campo magnético da Terra e a radiação local também aumentam a taxa de erro nos cálculos dos computadores quânticos.
No entanto, como vimos com a IA, os avanços tecnológicos são dinâmicos e seu cronograma tende a se acelerar. Em junho de 2023, um papel Pesquisadores da IBM e da UC Berkeley demonstraram que mesmo os computadores quânticos, que ainda apresentam falhas, podem oferecer benefícios relevantes em comparação com os computadores clássicos atuais.
Exceto por em os filmesPortanto, suas criptomoedas provavelmente estão seguras contra um ataque quântico num futuro próximo.
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