Calcul cuantic pentru a rula modele economice privind adoptarea cripto

Potrivit multor conturi, calculul cuantic (QC), care folosește „rotirea” atomică în loc de o sarcină electrică pentru a-și reprezenta 1-urile și 0-urile binare, evoluează cu o rată exponențială. Dacă QC este vreodată realizat la scară, ar putea fi un avantaj pentru societatea umană, ajutând la îmbunătățirea recoltelor, la proiectarea de medicamente mai bune și la proiectarea avioanelor mai sigure, printre alte beneficii. 

Sectorul cripto ar putea profita și el. Chiar săptămâna trecută, de exemplu, un proiect comandat de Bank of Canada a simulat adoptarea criptomonedelor în rândul organizațiilor financiare canadiene folosind calculul cuantic. 

„Am vrut să testăm puterea calculului cuantic pe un caz de cercetare care este greu de rezolvat folosind tehnici de calcul clasice”, a declarat Maryam Haghighi, director de știință a datelor la Bank of Canada, într-un comunicat de presă. 

Dar, alții se îngrijorează că calculul cuantic, având în vedere puterea sa extraordinară de „forță brută”, ar putea sparge și structura criptografică a blockchain-ului, care a servit Bitcoin (BTC) atât de bine de la începuturile sale. Într-adevăr, unii spun că este doar o chestiune de timp până când computerele cuantice vor fi capabile să identifice numerele prime enorme care sunt constituenții cheie ai unei chei private BTC - presupunând că nu sunt dezvoltate contramăsuri. 

În acest sens, o lucrare recent publicată calculată cât de multă putere cuantică ar fi necesară pentru a duplica o cheie privată BTC, adică „numărul de qubiți fizici necesari pentru a întrerupe criptarea curbei eliptice de 256 de biți a cheilor din rețeaua Bitcoin”, după cum explică autorii lucrării, care sunt asociat cu Universitatea din Sussex. 

Pentru a fi sigur, aceasta nu va fi o sarcină ușoară. Algoritmul Bitcoin care convertește cheile publice în chei private este „un singur sens”, ceea ce înseamnă că este ușor să generați o cheie publică dintr-o cheie privată, dar practic imposibil să obțineți o cheie privată dintr-o cheie publică folosind computerele actuale. 

În plus, toate acestea ar trebui făcute în aproximativ 10 minute, durata medie de timp în care o cheie publică este expusă sau vulnerabilă în rețeaua Bitcoin. De asemenea, presupune că cheia publică este identică cu adresa BTC, așa cum au fost majoritatea în primele zile ale Bitcoin, înainte de a deveni o practică obișnuită de a folosi algoritmul KECCAK pentru a „hash” cheile publice pentru a genera adrese BTC. Se estimează că aproximativ un sfert din Bitcoinul existent utilizează chei publice nedescoperite.

Având în vedere aceste constrângeri, autorii estimează că ar fi necesari 1.9 miliarde de qubiți pentru a pătrunde într-o singură cheie privată Bitcoin în 10 minute. Qubiții, sau biții cuantici, sunt analogii cu „biții” în calculul clasic. Prin comparație, majoritatea calculatoarelor proto-QC de astăzi pot aduna 50-100 de qubiți, deși procesorul cuantic Eagle de ultimă generație al IBM poate gestiona 127 de qubiți. 

Altfel spus, adică 127 de qubiți față de cei 1.9 miliarde necesari pentru a sparge securitatea Bitcoin folosind un computer cuantic cu ioni prinși la scară mare, așa cum este propus în lucrarea AVS Quantum Science.

Mark Webber, arhitect cuantic la Universal Quantum, o firmă spin-out la Universitatea din Sussex și autorul principal al lucrării, a spus, „Cerința noastră estimată […] sugerează că Bitcoin ar trebui să fie considerat protejat de un atac cuantic deocamdată, dar tehnologiile de calcul cuantic se extind rapid, cu progrese regulate care afectează astfel de estimări și le fac un scenariu foarte posibil în următorii 10 ani.” 

Este amenințarea reală?

Securitatea Bitcoin chiar ar putea fi spartă? „Cred că computerele cuantice ar putea sparge criptomoneda”, a spus Takaya Miyano, profesor de inginerie mecanică la Universitatea Ritsumeikan din Japonia, pentru Cointelegraph, „Deși, nu în câțiva ani, ci în 10-20 de ani”.

Miyano a condus recent o echipă care a dezvoltat un cifr de flux bazat pe haos, conceput pentru a rezista atacurilor de la computere cuantice la scară largă.

David Chaum, care a scris anul trecut pentru Cointelegraph, a tras și el un semnal de alarmă — nu numai pentru cripto dar și pentru societatea mai largă:

„Poate cel mai terifiant pentru o societate atât de dependentă de internet, calculul la nivel cuantic pune în pericol toate infrastructurile noastre digitale. Internetul nostru contemporan este construit pe criptografie⁠ - utilizarea codurilor și a cheilor pentru a securiza comunicarea privată și stocarea datelor.”

Între timp, pentru criptomonede precum Bitcoin și Ether (ETH), „pentru care acest concept este fundamental, un computer cuantic suficient de puternic ar putea însemna furtul de miliarde de dolari sau distrugerea completă a unui întreg blockchain”, a continuat Chaum.

Există mai mult de 4 milioane de BTC „care sunt potențial vulnerabile la un atac cuantic”, firma de consultanță Deloitte estimări, un număr care cuprinde proprietarii care utilizează chei publice fără hash sau care reutiliza adrese BTC, o altă practică neînțeleaptă. La prețurile actuale de piață, aceasta se ridică la aproximativ 171 de miliarde de dolari la risc. 

Recent: Informația asimetrică conduce la fluctuațiile sălbatice ale prețurilor cripto-ului?

„Personal, cred că nu putem face o estimare bună în acest moment” a timpului care va dura până când computerele cuantice pot rupe criptarea BTC, Itan Barmes, lider de securitate cuantică la Deloitte Olanda și coleg de proiect la Forumul Economic Mondial, a spus Cointelegraph. Dar, mulți experți de astăzi estimează 10-15 ani, a spus el. Multe dintre aceste estimări, de asemenea, sunt pentru ruperea criptării fără constrângeri de timp. Să faci totul în 10 minute va fi mai dificil.

Alte criptomonede, nu doar Bitcoin, ar putea fi și ele vulnerabile, inclusiv cele cu mecanisme de validare a probei de miză (PoS); Bitcoin folosește un protocol proof-of-work (PoW). „Dacă protocolul blockchain expune cheile publice pentru o perioadă suficient de lungă, acesta devine automat vulnerabil la atacurile cuantice”, a declarat Marek Narozniak, fizician și membru al grupului de cercetare cuantică al lui Tim Byrnes de la Universitatea din New York, pentru Cointelegraph. „Ar putea permite unui atacator să falsifice tranzacții sau să uzurpare identitatea producătorilor de blocare pentru sistemele PoS.” 

E timpul să te pregătești

Se pare că industria cripto ar putea avea aproximativ un deceniu pentru a se pregăti pentru un potențial atac QC, iar acest lucru este crucial. Narozniak a remarcat:

„Există timp mai mult decât suficient pentru a dezvolta standarde de criptografie cuantică sigură și pentru a găsi bifurcări adecvate pentru protocoalele blockchain utilizate în prezent.”

Când a fost întrebat dacă era încrezător că criptografia post-cuantică va fi dezvoltată la timp pentru a dejuca hackerii înainte ca bariera de 10 minute să fie spartă, Barmes de la Deloitte a făcut referire la o lucrare mai recentă pe care el co-autor privind riscurile cuantice pentru blockchain-ul Ethereum care descrie două tipuri de atacuri: un atac de stocare și un atac de tranzit. Primul „este mai puțin complicat de executat, dar pentru a vă apăra împotriva lui, nu trebuie neapărat să înlocuiți algoritmul de criptare”. Pe de altă parte, el a spus lui Cointelegraph:

„Atacul de tranzit este mult mai dificil de executat și este, de asemenea, mult mai dificil de protejat. Există unii algoritmi candidați despre care se crede că sunt rezistenți la atacurile cuantice. Cu toate acestea, toate au dezavantaje de performanță care pot fi în detrimentul aplicabilității și scalabilității blockchain-ului.”

O cursă a armelor?

Ceea ce se desfășoară în acest domeniu, așadar, pare a fi un fel de cursă a înarmărilor - pe măsură ce computerele devin mai puternice, vor trebui dezvoltați algoritmi defensivi pentru a face față amenințării. 

„Acest model general nu este cu adevărat nimic nou pentru noi”, a spus Narozniak. „O vedem și în alte industrii.” Sunt introduse inovații, iar alții încearcă să le fure, așa că sunt dezvoltate mecanisme de protecție împotriva pirateriei, care provoacă dispozitive de furt și mai inteligente. 

„Ceea ce face ca acest caz de criptografie cuantică sigură să fie puțin diferit este faptul că algoritmii cuantici impun o schimbare mai drastică. La urma urmei, acele dispozitive se bazează pe fizică diferită și pentru anumite probleme oferă o complexitate de calcul diferită”, a adăugat Narozniak.

Într-adevăr, QC folosește o calitate ciudată a mecanicii cuantice prin care un electron sau o particulă atomică poate fi în două stări în același timp. În calculul clasic, o sarcină electrică reprezintă informația fie ca 0, fie ca 1 și aceasta este fixă, dar în calculul cuantic, o particulă atomică poate fi atât 0, cât și 1, sau 1 și 1, sau 0 și a. 0 etc. Dacă această calitate unică poate fi valorificată, puterea de calcul explodează de mai multe ori, iar dezvoltarea QC, împreună cu algoritmul lui Shor — descris pentru prima dată în 1994 ca o posibilitate teoretică, dar care în curând va fi o realitate cu anvergură, mulți cred — amenință de asemenea pentru a sparge criptarea RSA, care este folosită în mare parte a internetului, inclusiv site-uri web și e-mail. 

„Da, este o cursă cu arme foarte dură și interesantă”, a spus Miyano pentru Cointelegraph. „Atacurile – inclusiv atacurile pe canale laterale – la criptosisteme devin din ce în ce mai puternice, datorită progresului înregistrat de computere și algoritmi matematici care rulează pe mașini. Orice criptosistem ar putea fi rupt brusc din cauza apariției unui algoritm incredibil de puternic.”

Simularea relațiilor financiare 

Totuși, nu ar trebui să presupunem că impactul calculului cuantic asupra sectorului cripto va fi complet dăunător. Samuel Mugel, director de tehnologie la Multiverse Computing, firma care a condus programul menționat mai sus la Bank of Canada, a explicat că, în cadrul pilotului, au putut simula o rețea de relații financiare în care deciziile pe care le-ar putea lua o firmă erau depinde foarte mult de deciziile altor firme, explicând în continuare Cointelegraph:

„Rețelele de teoria jocurilor ca aceasta sunt foarte greu de rezolvat de către supercalculatoarele normale, deoarece comportamentele mai optime pot fi trecute cu vederea. Calculatoarele cuantice au modalități de a face față acestui tip de problemă mai eficient.”

Dispozitivele bazate pe mecanica cuantică oferă potențial alte posibilități unice, a adăugat Narozniak, „De exemplu, spre deosebire de stările clasice, stările cuantice nu pot fi copiate. Dacă jetoanele digitale ar fi reprezentate folosind stările cuantice, teorema fără clonare le-ar proteja automat de a fi cheltuite dublu.”

Recent: Crypto văzut ca „viitorul banilor” în țările înglobate de inflație

Închegarea cuantică ar putea fi, de asemenea, utilizată pentru a asigura contracte inteligente cuantice, a spus Narozniak. „Jetoanele ar putea fi încurcate în timpul executării contractului, făcând ambele părți vulnerabile la o eventuală pierdere dacă contractul inteligent nu este executat conform acordului.”

Dezvoltarea criptografiei post-cuantice

Per total, amenințarea la adresa criptoversului din calculul cuantic pare reală, dar ar fi necesară o putere enormă pentru a încălca criptografiile de bază, iar hackerii ar trebui, de asemenea, să lucreze în condiții stricte de timp - având doar 10 minute pentru a pătrunde într-o cheie privată BTC, de exemplu. Realitatea ruperii criptării curbei eliptice a Bitcoin prin utilizarea calculului cuantic este de asemenea la cel puțin un deceniu distanță. Dar, industria trebuie să înceapă acum să dezvolte mijloace de descurajare. „Aș spune că ar trebui să fim pregătiți la timp, dar trebuie să începem să lucrăm serios la asta”, a spus Barmes.

De fapt, o cantitate substanțială de cercetare are loc acum „în cripto-post-cuantic”, a declarat Dawn Song, profesor la divizia de informatică de la Universitatea din California, Berkeley, pentru Cointelegraph, adăugând:

„Este important să dezvoltăm criptografie rezistentă la cuantică sau post-cuantică, astfel încât să avem alternativele pregătite atunci când computerele cuantice sunt suficient de puternice în realitate.”