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Tese

Projeto de um coprocessador quântico para otimização de algoritmos criptográficos (2012)

  • Authors:
  • Autor USP: POSSIGNOLO, RAFAEL TRAPANI - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PSI
  • Subjects: COMPUTAÇÃO QUÂNTICA; ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES; CRIPTOLOGIA
  • Language: Português
  • Abstract: A 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 (aproximadamente 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 pós-quânticos, destacam-se o McEliece e o Niederreiter. Por si só, nenhum deles prevê assinaturas digitais, no entanto, as assinaturas CFS foram propostas, complementando-os. 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 (aproximadamente 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.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 10.08.2012
    • Acesso à fonte
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • ABNT

      POSSIGNOLO, Rafael Trapani. Projeto de um coprocessador quântico para otimização de algoritmos criptográficos. 2012. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2012. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-21062013-101915/. Acesso em: 15 fev. 2026.

    • APA

      Possignolo, R. T. (2012). Projeto de um coprocessador quântico para otimização de algoritmos criptográficos (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-21062013-101915/

    • NLM

      Possignolo RT. Projeto de um coprocessador quântico para otimização de algoritmos criptográficos [Internet]. 2012 ;[citado 2026 fev. 15 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-21062013-101915/

    • Vancouver

      Possignolo RT. Projeto de um coprocessador quântico para otimização de algoritmos criptográficos [Internet]. 2012 ;[citado 2026 fev. 15 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-21062013-101915/

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