A evolução das tecnologias da informação e comunicação tem impactado significativamente os processos eleitorais, impulsionando a adoção de sistemas eletrônicos de votação. A proteçãodosdadosnessecontextodependeamplamentedousodacriptografia.Noentanto, a segurança desses sistemas é uma preocupação crescente, especialmente diante do avanço da computação quântica, que ameaça os algoritmos criptográficos clássicos. Nesse cenário, este trabalho propõe utilizar algoritmos resilientes a ataques quânticos para garantir os requisitos de autenticidade, confidencialidade, integridade e anonimato durante as fases de votação e apuração de um sistema de votação online. Para verificar a viabilidade dessa proposta, são analisadas diferentes abordagens criptográficas, incluindo esquemas de criptografia homomórfica, funções de hash e assinaturas digitais. Além disso, é realizada uma simulação computacional para avaliar o desempenho dos algoritmos utilizados e sua aplicabilidade em eleições de grande escala. Os resultados obtidos demonstram que a solução proposta pode atender as demandas de segurança pós-quântica, preservando a confiabilidade e a transparência do processo eleitoral. Dessa forma, este estudo contribui para o avanço de novas abordagens criptográficas que garantam a segurança do voto eletrônico diante da iminente evolução dos computadores quânticos.
A evolução das tecnologias da informação e comunicação tem impactado significativamente os processos eleitorais, impulsionando a adoção de sistemas eletrônicos de votação. A proteçãodosdadosnessecontextodependeamplamentedousodacriptografia.Noentanto, a segurança desses sistemas é uma preocupação crescente, especialmente diante do avanço da computação quântica, que ameaça os algoritmos criptográficos clássicos. Nesse cenário, este trabalho propõe utilizar algoritmos resilientes a ataques quânticos para garantir os requisitos de autenticidade, confidencialidade, integridade e anonimato durante as fases de votação e apuração de um sistema de votação online. Para verificar a viabilidade dessa proposta, são analisadas diferentes abordagens criptográficas, incluindo esquemas de criptografia homomórfica, funções de hash e assinaturas digitais. Além disso, é realizada uma simulação computacional para avaliar o desempenho dos algoritmos utilizados e sua aplicabilidade em eleições de grande escala. Os resultados obtidos demonstram que a solução proposta pode atender as demandas de segurança pós-quântica, preservando a confiabilidade e a transparência do processo eleitoral. Dessa forma, este estudo contribui para o avanço de novas abordagens criptográficas que garantam a segurança do voto eletrônico diante da iminente evolução dos computadores quânticos.
Com a possível chegada do primeiro computador quântico operacional que poderá quebrar a segurança de algoritmos criptográficos assimétricos tradicionais, as entidades responsáveis por promover a segurança de dados têm se mobilizado a oferecer uma resposta para tal advento. Existem diversas propostas para um novo padrão de criptografia pós-quântica, cada uma baseada em um método matemático diferente. Este trabalho avalia as principais propostas que participam da segunda rodada do Processo de Padronização Criptográfica Pós-Quântica do NIST, apresentando as performances de umas em relação às outras. O objetivo deste artigo é ajudar usuários a fazer uma escolha mais informada.
Este estudo investigou os principais desafios, avanços e aplicações da computação quântica, focando no impacto em áreas como segurança digital, inteligência artificial e simulação de materiais. O objetivo geral foi analisar como a computação quântica pode transformar essas áreas e quais obstáculos técnicos e teóricos precisam ser superados para a implementação em larga escala. A pesquisa adotou uma abordagem qualitativa, sendo de caráter bibliográfico, com análise de artigos, livros e dissertações recentes que abordam a computação quântica e suas possíveis aplicações. Os resultados revelaram que a computação quântica apresenta um grande potencial para revolucionar a segurança digital, ao oferecer novas formas de criptografia resistentes a ataques de computadores clássicos. Além disso, demonstrou que a computação quântica pode acelerar algoritmos de aprendizado de máquina e otimização em inteligência artificial. Em relação à física de materiais, os avanços observados podem impulsionar a descoberta de novos materiais e fármacos, com aplicações significativas nas indústrias química e farmacêutica. No entanto, desafios técnicos como a estabilidade dos qubits, a correção de erros quânticos e a escalabilidade dos sistemas ainda precisam ser superados. As considerações finais apontaram que a computação quântica tem um grande potencial transformador, mas que estudos são necessários, em especial no que diz respeito ao desenvolvimento de hardware, software e à integração com outras tecnologias emergentes.
Resumo A criptografia clássica utiliza suposições de dificuldade computacional, como a fatoração de grandes números, para garantir segurança na comunicação. Tal uso pode ser comprometido por avanços de hardware ou software, como a implementação do algoritmo de Shor pela computação quântica. O trabalho em tela explora a segurança da criptografia quântica atrelada inteiramente às leis da mecânica quântica, em um contexto no qual busca-se gerar, de forma segura, chaves clássicas por meios quânticos com a Distribuição Quântica de Chaves para posterior uso em algoritmos como o one-time-pad. A pesquisa teve foco na QKD dependente de equipamentos, mais especificamente dentro da categoria de preparação e medição, contemplando implementações práticas do protocolo de seis estados feitas no IBM Quantum Experience platform. Explora-se cenários ideais, ruidosos, com e sem adversários, analisando os resultados através do QBER. O trabalho abrange ainda conceitos sobre os procedimentos de pós-processamento de reconciliação da informação e amplificação privada, mencionando eventuais ataques quânticos e suas contramedidas, citando a distribuição quântica de chaves independente de dispositivos como uma das possíveis abordagens de solução.
Ocorre atualmente um movimento de aumento da importância que a manutenção da segurança da informação vem adquirindo em redes de informação de crítica. Ao longo das últimas décadas a utilização de ferramentas criptográficas, especialmente aquelas baseadas em problemas de díficil solução computacional, foram suficientes para garantir a segurança dos sistemas de comunicação. Contudo, o desenvolvimento da nova técnica de processamento de informação conhecida como computação quântica e os resultados téoricos e experimentais apresentados por esta mostram que é possível inviabilizar alguns dos sistemas de criptografia atuais amplamente utilizados. A existência de tal vulnerabilidade representa um fator crítico em redes em que falhas de segurança da informação podem estar associadas a riscos de segurança física. Uma alternativa para os métodos criptográficos atuais consiste na utilização de sistemas quânticos na obtenção de um método criptográfico, o que se conhece como criptografia quântica. Este novo paradigma tem seu fundamento resistente mesmo na presença de capacidade tecnológica ilimitada, incluindo o cenário com disponibilidade de computação quântica. Este trabalho tem como objetivo levantar os impactos que o desenvolvimento da computação quântica têm sobre a segurança dos atuais sistemas criptográficos, apresentar e desenvolver alternativas de protocolos de criptografia quântica disponíveis, e realizar um estudo de caso por meio da avaliação da utilização de criptografia quântica no contexto da Aeronautical Telecommunication Network (ATN). Isto é feito por meio do desenvolvimento de um ambiente de simulacão que permite avaliar o comportamento de um protocolo de criptografia quântica em um cenário em um ambiente com requisitos de missão crítica, como é o caso da ATN.
A seguranca de dados e fundamental para a execucao de diversas tarefas do cotidiano, seja acessar contas bancarias ate o funcionamento de carros autonomos. Algoritmos de criptografia, existente desde o inicio dos tempos em diferentes formas, foram criados para garantir a integridade destes dados. Um dos algoritmos de seguranca mais utilizados, o Rivest-Shamir-Adleman (RSA) tornou importante a fatoracao, para saber qual o estado da arte da criptografia e saber quanto tempo levara para fatorar numeros muito grandes, que e o que torna o RSA seguro atualmente. Ha diversas implementacoes de algoritmos de fatoracao, porem, nenhum apresenta uma eficiencia adequada para quebrar a criptografia RSA. No entanto, com o avanco da computacao quântica, como uma necessidade fisica resultante do encolhimento dos chips de processamento dos computadores, a seguranca da informacao e colocada em cheque com o Algoritmo de Shor, desenvolvido por Peter Shor na decada de 1990, que e mais eficiente que os algoritmos classicos de fatoracao, e pode ser capaz de quebrar a criptografia RSA em tempo habil no futuro. O objetivo do presente artigo e apresentar uma analise de diferentes algoritmos de fatoracao classicos e compara-los com o Algoritmo de Shor para mostrar as falhas de seguranca que existirao na era da computacao quântica.
Sistemas criptográficos clássicos, como o RSA e o ElGamal, mostraram ser vulneráveis na presença de um computador quântico suficientemente poderoso. Dada esta descoberta, a comunidade científica focou a sua atenção no desenvolvimento e estudo de alternativas imunes a arquiteturas quânticas. Sistemas baseados em treliças são um dos criptossistemas que se provou serem resistentes a ataques por parte de computadores quânticos. Estes criptossistemas baseiam a sua segurança em problemas matemáticos duros, como o Problema do Vetor mais Curto (Shortest Vector Problem, SVP), Problema do Vetor mais Próximo (Closest Vector Problem, CVP), e outros. Assim sendo, o estudo de algoritmos desenhados para resolver estes problemas -- também conhecidos como ataques -- é de extrema importância, com o objetivo de os entender melhor, e por forma a melhor selecionar os parâmetros de construção destes criptossistemas. O foco desta dissertação é um tipo específico de ataque: algoritmos baseados em célula de Voronoi, que são frequentemente mencionados na literatura como sendo impráticos, mas que têm sido alvo de muito pouca pesquisa, especialmente quando comparados com outros tipos. Nesta dissertação, várias otimizações para um algoritmo baseado em célula de Voronoi são propostas, com o objetivo de reduzir tanto o tempo de execução, como os requisitos de memória das implementações. De modo a aproveitar todo o poder computacional disponível nos computadores modernos, versões paralelas em CPU, GPU e heterogénea CPU + GPU são propostas, apresentando ganhos lineares no primeiro caso (e algum benefício com Hyper-Threading), e reportando ganhos de 13.37x e 15.03x, para as versões GPU e heterogénea, respetivamente, quando comparadas com a versão sequencial base em CPU. Adicionalmente, diversas variantes heurísticas com implementações paralelas em CPU são propostas, com o intuito de acelerar a computação da solução do SVP, com a melhor estratégia de "poda" desenvolvida a alcançar ganhos até 256.51x, usando 8 threads (quando comparada com a versão sequencial base em CPU), calculando a solução correta para 99.84% das bases testadas. Finalmente, conduzida no âmbito desta dissertação, a integração de todo o trabalho na biblioteca Lattice Unified Set of Algorithms (LUSA) -- um projeto que ambiciona disponibilizar acesso público a uma coleção de implementações rápidas e fáceis de utilizar, de algoritmos relacionados com treliças. Os resultados obtidos nesta dissertação mostram, ainda que longe das dimensões do estado da arte, que é possível acelerar imensamente um algoritmo baseado em célula de Voronoi, mantendo taxas de sucesso extremamente elevadas.