Especialistas em segurança temem o Dia Q, o dia em que os computadores quânticos se tornarão tão poderosos que poderão quebrar as senhas atuais. Alguns especialistas estimam que este dia chegará nos próximos dez anos. As verificações de senha são baseadas em funções criptográficas unidirecionais, que calculam um valor de saída a partir de um valor de entrada. Isto torna possível verificar a validade de uma senha sem transmitir a própria senha: a função unidirecional converte a senha em um valor de saída que pode então ser usado para verificar sua validade, por exemplo, em serviços bancários on-line.

O que torna as funções unidirecionais especiais é que é impossível usar seu valor de saída para deduzir o valor de entrada – em outras palavras, a senha. Pelo menos não com os recursos de hoje. No entanto, os futuros computadores quânticos poderão facilitar esse tipo de cálculo inverso.

Pesquisadores da ETH Zurich apresentaram agora uma função criptográfica unidirecional que funciona de maneira diferente da atual e também será segura no futuro. Em vez de processar os dados utilizando operações aritméticas, estes são armazenados como uma sequência de nucleótidos – os blocos químicos de construção do ADN.

Baseado na verdadeira aleatoriedade

“Nosso sistema é baseado na verdadeira aleatoriedade. Os valores de entrada e saída estão fisicamente ligados, e só é possível ir do valor de entrada ao valor de saída, e não o contrário”, explica Robert Grass, professor do Departamento de Química e Biociências Aplicadas.

“Por se tratar de um sistema físico e não digital, não pode ser decodificado por um algoritmo, nem mesmo por um que rode em um computador quântico”, acrescenta Anne Lüscher, estudante de doutorado do grupo de Grass. Ela é a autora principal do artigo, que foi Publicados no diário Comunicações da Natureza.

O novo sistema dos investigadores pode servir como uma forma à prova de falsificação para certificar a autenticidade de objetos valiosos, como obras de arte. A tecnologia também poderia ser usada para rastrear matérias-primas e produtos industriais.

Como funciona

A nova função bioquímica unilateral baseia-se num conjunto de cem milhões de moléculas de DNA diferentes. Cada uma das moléculas contém dois segmentos apresentando uma sequência aleatória de nucleotídeos: um segmento para o valor de entrada e outro para o valor de saída. Existem várias centenas de cópias idênticas de cada uma dessas moléculas de DNA no pool, e o pool também pode ser dividido em vários pools; estes são idênticos porque contêm as mesmas moléculas aleatórias de DNA. As piscinas podem estar localizadas em locais diferentes ou podem ser incorporadas em objetos.

Qualquer pessoa que possua este conjunto de ADN detém a fechadura do sistema de segurança. O reação em cadeia da polimerase (PCR) pode ser usado para testar uma chave, ou valor de entrada, que assume a forma de uma curta sequência de nucleotídeos. Durante a PCR, esta chave procura no conjunto de centenas de milhões de moléculas de DNA a molécula com o valor de entrada correspondente, e a PCR então amplifica o valor de saída localizado na mesma molécula. O sequenciamento de DNA é usado para tornar o valor de saída legível.

À primeira vista, o princípio parece complicado. “No entanto, produzir moléculas de DNA com aleatoriedade incorporada é barato e fácil”, diz Grass. O custos de produção para um conjunto de ADN que pode ser dividido desta forma são inferiores a 1 franco suíço. Usar o sequenciamento de DNA para ler o valor de saída é mais demorado e caro, mas muitos laboratórios de biologia já possuem o equipamento necessário.

Protegendo bens valiosos e cadeias de suprimentos

A ETH Zurich solicitou uma patente para esta nova tecnologia. Os pesquisadores agora querem otimizá-lo e refiná-lo para trazê-lo ao mercado. Como a utilização do método exige infraestrutura laboratorial especializada, os cientistas acreditam que a aplicação mais provável para esta forma de verificação de senha é atualmente para bens altamente sensíveis ou para acesso a edifícios com acesso restrito. Esta tecnologia não será uma opção para o público em geral verificar senhas até que o sequenciamento do DNA, em particular, se torne mais fácil.

Já se pensou um pouco mais na ideia de usar a tecnologia para a certificação à prova de falsificação de obras de arte. Por exemplo, se houver dez cópias de uma imagem, o artista pode marcá-las todas com o conjunto de ADN – talvez misturando o ADN na tinta, pulverizando-o na imagem ou aplicando-o num local específico.

Se vários proprietários desejarem posteriormente ter a autenticidade destas obras de arte confirmada, podem reunir-se, chegar a acordo sobre uma chave (ou seja, um valor de entrada) e realizar o teste de ADN. Todas as cópias para as quais o teste produz o mesmo valor de saída serão comprovadamente genuínas. A nova tecnologia também poderia ser usada para vincular criptoativos como os NFTs, que existem apenas no mundo digital, a um objeto e, portanto, ao mundo físico.

Além disso, apoiaria o rastreio da prova de contrafação ao longo das cadeias de abastecimento de bens industriais ou matérias-primas. “O indústria da aviação, por exemplo, tem de ser capaz de fornecer provas completas de que utiliza apenas componentes originais. Nossa tecnologia pode garantir a rastreabilidade”, afirma Grass. Além disso, o método poderia ser usado para rotular a autenticidade de medicamentos ou cosméticos originais.