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Criptografia Quântica: Posicionamento competitivo do Protocolo Dente-de-Leão

2º lugar

Resumo do projeto

Na internet, os segredos têm data de validade: os algoritmos que protegem as comunicações virtuais na atualidade têm sua segurança pautada no tempo levado para quebrá-los (BENNETT, 1992) e sujeita aos avanços da teoria da computação (NIST, 2017, COOK, 2000, BENNETT, BRASSARD, 1985). Em outras palavras, toda e qualquer informação enviada pela internet hoje estará vulnerável no futuro. Felizmente, o desenvolvimento científico e tecnológico pode nos oferecer uma alternativa segura: a partir da criptografia quântica, é possível obter uma comunicação inviolável uma vez que esta é estabelecida de forma segura (BENNETT, 1992, BENNETT, BRASSARD, 1985). Há, entretanto, uma pequena brecha de segurança no estabelecimento dessa comunicação, e é justamente sobre ela que este trabalho age. No segmento anterior dele, desenvolveu-se o Protocolo Dente-de-Leão, um algoritmo que aplica de forma inédita (vide as revisões de GISIN et al., 2001, PIRANDOLA et al., 2020) a tecnologia das memórias quânticas na criptografia, oferecendo uma gama de novas possibilidades que potencialmente o tornaria menos vulnerável aos ataques de terceiros no estabelecimento da comunicação do que seus concorrentes. Verificou-se, nesse segmento do trabalho, se essas potencialidades se materializam ou não, a partir de dois procedimentos teóricos que compararam a performance do protocolo autoral ao BB84, protocolo de criptografia quântica desenvolvido por Bennett e Brassard em 1984. Os testes verificaram também as diferenças resultantes de variações no número de polarizações utilizadas no Protocolo Dente-de-Leão. No primeiro procedimento, realizou-se um ataque criptográfico que consiste em medir os fótons usados no estabelecimento da criptografia em polarizações intermediárias àquelas do protocolo atacado. Obtiveram-se taxas de bits cedidos por qubit iguais ao do BB84 para o caso do Protocolo Dente-de-Leão com 2 polarizações, e inferiores à dele para os casos com 3 ou mais polarizações. No segundo, observou-se a informação cedida pelo protocolo desenvolvido diante de ataques de interceptação e reenvio – nos quais um terceiro realiza as medidas sobre os fótons que tem à disposição respeitando as polarizações utilizadas pelo sistema. A cessão de informação no Protocolo Dente-de-Leão foi, nesse caso, igual à do BB84 em seu caso de 2 polarizações e superior para os casos de 3 ou mais polarizações. Os procedimentos teóricos, associados à revisão bibliográfica, levaram à conclusão de que o caso mais seguro do Protocolo Dente-de-Leão é o de 2 polarizações, e ele se equipara ao BB84 em termos de segurança, este ainda possui uma maior eficiência em relação ao seu predecessor, o que o consagra competitivamente em relação a ele.

Alunos

Henrique Vieira dos Santos Guerra

Orientadores

Cristiane Rodrigues Caetano Tavolaro

Instituição

Colégio Dante Alighieri
  SP –
  Brazil

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