Internet quântica: a próxima revolução na comunicação digital

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  Previsão Quantumrun
• 19 de julho de 2022

Resumo do insight

Embora a Internet tenha transformado a sociedade, enfrenta vulnerabilidades de segurança, impulsionando a investigação sobre a Internet quântica. Os sistemas quânticos empregam qubits, que permitem o processamento de informações de uma forma fundamentalmente diferente, apresentando desafios e oportunidades únicos. Avanços recentes na estabilização de estados quânticos abrem portas para a criptografia quântica, prometendo maior segurança de dados, transferência de dados mais rápida e impactos transformadores em todos os setores.

Contexto quântico da internet

Embora a Internet tenha revolucionado a sociedade moderna, ela continua repleta de vulnerabilidades de segurança que colocam em risco os ecossistemas digitais e a infraestrutura pública crítica. Para resolver essas fraquezas, os pesquisadores agora estão investigando as possibilidades oferecidas por uma Internet quântica, que pode se tornar uma realidade mais cedo do que o previsto anteriormente.

Os sistemas de computador tradicionais executam instruções de acordo com bits (ou dígitos binários) com um único valor de 0 ou 1. Os bits também são a menor unidade de dados possível usada pelos computadores. Os sistemas quânticos levaram a execução de instruções para o próximo nível processando bits semelhantes aos computadores tradicionais, mas também aproveitando os qubits, que permitem processar 0s e 1s simultaneamente. Esses qubits existem em estados quânticos frágeis, que têm sido difíceis de manter de forma estável e representam um desafio para os pesquisadores de computadores quânticos. 

No entanto, em 2021, investigadores do conglomerado japonês Toshiba conseguiram estabilizar o ambiente dentro de cabos de fibra óptica ao longo de 600 quilómetros, enviando ondas de cancelamento de ruído pelas linhas de fibra óptica. Na China, os investigadores estão a desenvolver um método baseado em satélite para desenvolver uma rede integrada de comunicação quântica espaço-solo, abrangendo 4,600 quilómetros – a maior do seu género.

Esses desenvolvimentos abriram as portas para a criptografia baseada em quântica em uma Internet quântica. Conseqüentemente, as leis da física envolvidas na Distribuição Quântica de Chaves (QKD) tornam-nas impossíveis de hackear, pois qualquer interação com elas mudaria os estados emaranhados das partículas envolvidas, alertando o sistema de que alguém havia interagido com elas. O emaranhamento de três vias também foi demonstrado com sucesso, permitindo que três usuários compartilhem informações secretas em uma rede próxima.

Impacto disruptivo 

A comunicação quântica promete proteger os dados mais críticos para governos e organizações. Na segurança nacional, esta torna-se uma ferramenta indispensável, pois garante que informações confidenciais, comunicações militares e dados de infraestruturas críticas permaneçam protegidos contra ameaças cibernéticas. Esse elevado nível de segurança oferece uma proteção contra possíveis ataques de computadores quânticos que possam comprometer os sistemas criptográficos tradicionais.

Além disso, a Internet quântica pode facilitar a transferência de grandes quantidades de dados a longas distâncias, prometendo melhorias exponenciais nas velocidades de processamento da rede. No setor financeiro, a negociação de alta frequência e a análise de mercado em tempo real podem permitir que os traders tomem decisões em frações de segundo. Entretanto, os astrónomos podem receber dados em tempo real de telescópios de todo o mundo, levando a uma compreensão mais profunda do cosmos, enquanto os físicos de partículas podem analisar conjuntos de dados massivos gerados por aceleradores de partículas sem demora, acelerando o ritmo da descoberta científica.

No entanto, é preciso também considerar os potenciais desafios de segurança colocados pelos dispositivos e redes quânticas. Os computadores quânticos, com suas velocidades de processamento e poder computacional incomparáveis, têm a capacidade de quebrar os sistemas criptográficos tradicionais que sustentam a segurança do mundo digital de hoje. Para resolver isso, governos, organizações e empresas podem precisar investir em criptografia pós-quântica. A transição para a criptografia quântica segura não é uma tarefa simples, pois envolve a atualização de toda a infraestrutura digital.

Implicações do processamento quântico na indústria de comunicações 

As implicações mais amplas de uma Internet quântica se tornando amplamente disponível podem incluir:

• Governos e empresas investem substancialmente no desenvolvimento e manutenção de redes e tecnologias quânticas, exigindo recursos financeiros e planejamento estratégico significativos.
• O cenário geopolítico muda à medida que as nações se esforçam para proteger a sua própria infra-estrutura de Internet quântica, levando a um aumento da concorrência e cooperação internacional no espaço da tecnologia quântica.
• Indivíduos e organizações que obtêm acesso a ferramentas de comunicação privadas e altamente seguras, permitindo trocas confidenciais, mas também levantando preocupações sobre o potencial uso indevido dessa tecnologia para fins ilícitos.
• O setor de saúde está experimentando avanços na pesquisa médica, na descoberta de medicamentos e na medicina personalizada.
• Novas oportunidades de emprego em áreas relacionadas com a tecnologia quântica, impulsionando a procura de profissionais qualificados em computação quântica, criptografia e segurança de redes.
• Os requisitos energéticos dos dispositivos e redes quânticas têm impacto no consumo de eletricidade, exigindo o desenvolvimento de tecnologias quânticas energeticamente eficientes.
• Aumento da cooperação internacional em matéria de investigação quântica e de normas que garantam a compatibilidade e a segurança numa Internet quântica globalmente ligada.

Questões a considerar

• De que outra forma você acha que a internet quântica e as redes privadas de comunicação quântica beneficiarão o público? Ou indústria privada?
• Você acredita que a computação clássica baseada em bits continuará a existir mesmo que as tecnologias baseadas em quantum a substituam? Ou os dois métodos de computação existirão em equilíbrio, dependendo de seus pontos fortes e fracos?