O tráfico internacional de pessoas constitui grave violação de direitos humanos. Segundo estimativas da Organização Internacional do Trabalho (OIT), cerca de 50 milhões de pessoas vivem em escravidão moderna, com movimentação anual em torno de US$ 236 bilhões, com vítimas de mais de 160 nacionalidades identificadas em 128 países de destino e 131 rotas internacionais conectadas ao Brasil. As redes criminosas transnacionais recorrem a criptografia avançada, plataformas digitais e criptomoedas, o que supera as capacidades investigativas convencionais. Os sistemas brasileiros de vigilância de fronteira (SIVAM, SIPAM e SISFRON), concebidos para vigilância aérea e detecção de desmatamento, mostram-se limitados para identificar deslocamentos terrestres ou fluviais de pessoas e para rastrear o aliciamento digital. A partir desse quadro, o capítulo examina as rotas, as redes transnacionais e as vulnerabilidades brasileiras e avalia o potencial das tecnologias quânticas e pós-quânticas no enfrentamento ao crime. São discutidas três tecnologias (computação quântica, criptografia pós-quântica e sensoriamento quântico) em quatro aplicações: a análise de redes criminosas por processamento de grandes volumes de dados; o rastreamento de fluxos financeiros entre múltiplas jurisdições; a proteção das comunicações entre agências por meio de criptografia resistente a ataques quânticos; e o monitoramento de fronteiras e rotas com sensores de alta precisão. Sua adoção esbarra em desafios técnicos, operacionais e regulatórios que exigem estratégias graduais, cooperação internacional e investimento continuado em capacitação. No caso brasileiro, mostram-se mais viáveis a migração prioritária para a criptografia pós-quântica nos sistemas de cooperação policial, a participação em projetos-piloto de computação quântica e o investimento seletivo em formação de pessoal. O estudo tem caráter exploratório e apoia-se sobretudo em literatura técnica, sem validação empírica; como agenda futura, aponta a avaliação de projetos-piloto, análises de custo-efetividade e o exame das implicações éticas do uso dessas tecnologias.
O tráfico internacional de pessoas constitui grave violação de direitos humanos. Segundo estimativas da Organização Internacional do Trabalho (OIT), cerca de 50 milhões de pessoas vivem em escravidão moderna, com movimentação anual em torno de US$ 236 bilhões, com vítimas de mais de 160 nacionalidades identificadas em 128 países de destino e 131 rotas internacionais conectadas ao Brasil. As redes criminosas transnacionais recorrem a criptografia avançada, plataformas digitais e criptomoedas, o que supera as capacidades investigativas convencionais. Os sistemas brasileiros de vigilância de fronteira (SIVAM, SIPAM e SISFRON), concebidos para vigilância aérea e detecção de desmatamento, mostram-se limitados para identificar deslocamentos terrestres ou fluviais de pessoas e para rastrear o aliciamento digital. A partir desse quadro, o capítulo examina as rotas, as redes transnacionais e as vulnerabilidades brasileiras e avalia o potencial das tecnologias quânticas e pós-quânticas no enfrentamento ao crime. São discutidas três tecnologias (computação quântica, criptografia pós-quântica e sensoriamento quântico) em quatro aplicações: a análise de redes criminosas por processamento de grandes volumes de dados; o rastreamento de fluxos financeiros entre múltiplas jurisdições; a proteção das comunicações entre agências por meio de criptografia resistente a ataques quânticos; e o monitoramento de fronteiras e rotas com sensores de alta precisão. Sua adoção esbarra em desafios técnicos, operacionais e regulatórios que exigem estratégias graduais, cooperação internacional e investimento continuado em capacitação. No caso brasileiro, mostram-se mais viáveis a migração prioritária para a criptografia pós-quântica nos sistemas de cooperação policial, a participação em projetos-piloto de computação quântica e o investimento seletivo em formação de pessoal. O estudo tem caráter exploratório e apoia-se sobretudo em literatura técnica, sem validação empírica; como agenda futura, aponta a avaliação de projetos-piloto, análises de custo-efetividade e o exame das implicações éticas do uso dessas tecnologias.
Resumo A física quântica marca um novo paradigma no desenvolvimento de tecnologias – nesse contexto, este trabalho apresenta um panorama acerca da Distribuição Quântica de Chaves (QKD). Partindo dos conceitos clássicos de criptografia e da ameaça iminente de computadores quânticos capazes de quebrar algoritmos de segurança amplamente utilizados, como o RSA, exploramos como a QKD aproveita propriedades intrínsecas da mecânica quântica – superposição, medidas em bases conjugadas e emaranhamento – para gerar chaves criptográficas seguras. Discutimos os primeiros protocolos com modelagem discreta (BB84, E91) detalhando cada etapa de pós-processamento: estimação de parâmetros, correção de erros e amplificação de privacidade; além de elaborarmos sobre as noções básicas de como avaliar segurança nesse contexto. Abordamos também técnicas modernas, como QKD em variáveis contínuas e (semi-)independente de dispositivos, que apresentam algumas vantagens frente às técnicas tradicionais. Com uma linguagem acessível e exemplos práticos, este tutorial convida o leitor a mergulhar na criptografia quântica e dar os primeiros passos para compreender a área de Distribuição Quântica de Chaves. Dessa forma, visamos fomentar a formação de uma nova geração de pesquisadores nesta área, dada as crescentes iniciativas de redes quânticas em desenvolvimento no Brasil.
As tecnologias quânticas emergem como um dos pilares da modernização da defesa nacional, oferecendo avanços significativos em computação, comunicação e sensoriamento. No contexto brasileiro, vislumbra-se um potencial estratégico para o fortalecimento da superioridade operacional do Exército, por meio de criptografia inviolável, processamento de dados exponencialmente mais rápido e sistemas de navegação autônoma de alta precisão. Este estudo tem como objetivo analisar os desafios e as oportunidades associados à adoção dessas tecnologias no âmbito da defesa nacional. Para isso, foi realizada uma pesquisa exploratória, com levantamento de iniciativas nacionais e internacionais, análise documental e revisão de literatura especializada. Os resultados evidenciam que, apesar do grande potencial, a implementação dessas tecnologias no Brasil enfrenta barreiras significativas, como a necessidade de capacitação de recursos humanos, desenvolvimento de infraestrutura avançada e promoção de parcerias internacionais. Observa-se ainda que países como Estados Unidos, China e União Europeia já realizam investimentos expressivos no setor, o que reforça a urgência de ações coordenadas em território nacional. Iniciativas como a Rede Hermes Quântica e o Programa Quantum demonstram o compromisso do Exército Brasileiro com a inovação e a busca pela soberania tecnológica. Conclui-se que o fortalecimento das capacidades quânticas é essencial para garantir a segurança estratégica e preparar as forças armadas para os desafios futuros.
Redes veiculares viabilizam diversas aplicações importantes, como direção autônoma e prevenção de acidentes de tráfego, as quais exigem um alto nível de segurança nas comunicações. No entanto, para se comunicarem de forma protegida, essas redes se apoiam em algoritmos criptográficos vulneráveis a ataques dos futuros computadores quânticos, o que exige a adoção de alternativas mais seguras. Entretanto, os algoritmos de criptografia pós-quântica já padronizados têm se mostrado incompatíveis com as rigorosas exigências de latência impostas por tais redes, dificultando sua adoção. Nesse trabalho, identificamos alguns dos principais desafios em aberto na área, a partir da análise de padrões estabelecidos e trabalhos recentes, e apresentamos oportunidades de pesquisa para a superação dos mesmos.
AGRADECIMENTOSAgradeço inicialmente à minha orientadora, Prof. a Cíntia Margi, por ter acreditado em meu potencial e ter aceito me orientar em um trabalho tão fora da sua área de atuação.Seus conselhos e ensinamentos foram, sem dúvida, essenciais para a realização deste trabalho.Seu empenho em buscar referências, se manter por dentro do trabalho e dar críticas a este foram fundamentais para a melhoria do trabalho.Sou especialmente grato pela abertura sempre existente para discutir qualquer assunto, desde pesquisa e ensino até àqueles não relacionados ao mestrado.Também não poderia deixar de citar toda a ajuda durante o processo seletivo para o doutorado, ou talvez devesse dizer, os processos seletivos, além é claro de todas as indicações e referências após minha aceitação.Espero ter correspondido a altura e ter preenchido as expectativas, no sentido intelectual e na dedicação.Também agradeço ao Prof. Paulo Barreto, que desempenhou extra-oficialmente um papel de coorientação em meu trabalho.Agradeço inicialmente por ter indicado o tema e o problema a serem abordados.As discussões em diversos momentos ajudaram a sanar dúvidas e mostrar o caminho a ser seguido na execução deste trabalho.Agradeço ao Laboratório de Arquitetura e Redes de Computadores, todos seus membros, e em especial ao Prof. Wilson Ruggiero, por ter me acolhido durante a realização do mestrado.Não apenas pelo apoio material recebido, mas especialmente pelo ótimo ambiente aqui encontrado.Hoje posso dizer que me sinto parte dessa grande família.Gostaria de agradecer aos membros da banca Prof. José Roberto Piqueira e Dr. José Eduardo Moreira, que aceitaram participar de minha avaliação, agradeço por seus comentários que ajudaram a enriquecer este trabalho e diminuir suas falhas.Também, agradeço ao Prof. Carlos Molina Mendes pela revisão e pelos comentários que foram de grande utilidade para a melhora deste manuscrito.Adicionalmente, gostaria de agradecer ao membros do SEMBEI, grupo de pesquisa do qual tenho a honra de fazer parte.Cada um dos membros contribuiu de alguma forma na realização deste trabalho, com cada um aprendi um pouco a ser um melhor pesquisador e uma melhor pessoa.Agradeço pelo agradável convívio que tivemos ao longo deste tempo e espero sinceramente que esta amizade ainda se mantenha por muito tempo.Finalmente, agradeço a minha família, em especial meus pais, Luiz e Bernadete, meu irmão, André, e minha noiva, Gisele, por estarem presentes em cada dificuldade, por me motivarem quando as dificuldades apareceram e por entenderem as noites em claro e os momentos de ausência familiar tão comuns na vida de um estudante/pesquisador.Devo o que sou à presença destes em minha vida.Agradeço também é claro, aos tios e primos que sempre estiveram na torcida e com quem compartilho momentos únicos, o que torna as dificuldades da vida menos significantes. RESUMOA descoberta do algoritmo de Shor, para a fatoração de inteiros em tempo polinomial, motivou esforços rumo a implementação de um computador quântico.Ele é capaz de quebrar os principais criptossistemas de chave pública usados hoje (RSA e baseados em curvas elípticas).Estes fornecem diversos serviços de segurança, tais como confidencialidade e integridade dos dados e autenticação da fonte, além de possibilitar a distribuição de uma chave simétrica de sessão.Para quebrar estes criptossistemas, um computador quântico grande (≈ 2000 qubits) é necessário.Todavia, alternativas começaram a ser investigadas.As primeiras respostas vieram da própria mecânica quântica.Apesar das propriedades interessantes encontradas na criptografia quântica, um criptossistema completo parece inatingível, principalmente devido as assinaturas digitais, essenciais para a autenticação.Foram então propostos criptossitemas baseadas em problemas puramente clássicos que (acredita-se) não são tratáveis por computadores quânticos, que são chamadas de pós-quânticas.Estes sistemas ainda sofrem da falta de praticidade, seja devido ao tamanho das chaves ou ao tempo de processamento.Dentre os criptossistemas pósquânticos, destacam-se o McEliece e o Niederreiter.Por si só, nenhum deles prevê assinaturas digitais, no entanto, as assinaturas CFS foram propostas, complementandoos.Ainda que computadores quânticos de propósito geral estejam longe de nossa realidade, é possível imaginar um circuito quântico pequeno e dedicado.A melhoria trazida por ele seria a diferença necessária para tornar essas assinaturas práticas em um cenário legitimamente pós-quântico.Neste trabalho, uma arquitetura híbrida quântica/clássica é proposta para acelerar algoritmos criptográficos pós-quânticos.Dois coprocessadores quânticos, implementando a busca de Grover, são propostos: um para auxiliar o processo de decodificação de códigos de Goppa, no contexto do criptossistema McEliece; outro para auxiliar na busca por síndromes decodificáveis, no contexto das assinaturas CFS.Os resultados mostram que em alguns casos, o uso de um coprocessador quântico permite ganhos de até 99, 7% no tamanho da chave e até 76, 2% em tempo de processamento.Por se tratar de um circuito específico, realizando uma função bem específica, é possível manter um tamanho compacto (≈ 300 qubits, dependendo do que é acelerado), mostrando adicionalmente que, caso computadores quânticos venham a existir, eles viabilizarão os criptossistemas pós-quânticos antes de quebrar os criptossistemas pré-quânticos.Adicionalmente, algumas tecnologias de implementação de computadores quânticos são estudadas, com especial enfoque na óptica linear e nas tecnologias baseadas em silício.Este estudo busca avaliar a viabilidade destas tecnologias como potenciais candidatas à construção de um computador quântico completo e de caráter pessoal.
O avanço das Tecnologias Quânticas tem reconfigurado o panorama científico e estratégico global, com aplicações emergentes em computação, comunicação, criptografia, dispositivos e metrologia de altíssima precisão. No campo da Defesa, essas tecnologias prometem transformações significativas, desde a criptografia inviolável até a detecção de ameaças furtivas. Este capítulo tem como objetivo mapear os grupos de pesquisa brasileiros atuantes em Tecnologias Quânticas e analisar suas possíveis interações com o setor de Defesa Nacional, considerando o potencial de transbordamento científico-tecnológico (spillover) voltado à soberania. A pesquisa adota abordagem qualitativa, de natureza exploratória, com base em levantamento sistemático no Diretório de Grupos de Pesquisa do CNPq, seguida de análise de conteúdo. Os resultados indicam concentração em instituições federais e nas regiões Sudeste e Nordeste, com destaque para quatro eixos tecnológicos estratégicos: computação e informação quântica, criptografia e comunicação quântica, redes quânticas e dispositivos/metrologia. Conclui-se que, embora o Brasil possua uma base científica qualificada em Tecnologias Quânticas, a articulação limitada com o setor de defesa e a fragmentação do sistema de inovação impedem a plena conversão desse potencial em soberania tecnológica efetiva para a defesa nacional.
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.