Kvantové počítače a hrozba pre Bitcoin: kryptografické preteky s časom

Svet digitálnej bezpečnosti čelí potenciálnej revolúcii, ktorú prináša pokrok v kvantových počítačoch. Nová výskumná práca tímu Google Quantum naznačuje, že prelomenie šifrovania RSA, ktoré zabezpečuje rôzne digitálne aktíva vrátane bitcoinových peňaženiek, by si mohlo vyžadovať podstatne menej kvantových zdrojov, než sa doteraz predpokladalo. Craig Gidney, výskumník kvantových technológií v Google, revidoval svoj odhad z roku 2019 pre faktorizáciu 2048-bitového RSA celého čísla.

Jeho pôvodný odhad hovoril o ôsmich hodinách s použitím kvantového počítača s 20 miliónmi šumových qubitov. Nový odhad znižuje potrebný počet šumových qubitov na menej ako milión. To predstavuje 20-násobné zníženie počtu potrebných qubitov. Tento dramatický posun v odhadoch naznačuje, že „kvantový útes“ – bod, keď sa bežne používané šifrovanie stane zraniteľným – sa približuje oveľa rýchlejšie, než sa očakávalo, a vyžaduje si naliehavejšiu pozornosť od vlád, priemyslu a jednotlivcov, ktorí sa spoliehajú na digitálnu bezpečnosť.  

Napriek tomuto prelomovému objavu nie je scenár bezprostredný. Pre porovnanie, IBM Condor, najvýkonnejší kvantový počítač v súčasnosti, má 1 121 qubitov, zatiaľ čo Google Sycamore pracuje s 53 qubitmi. Dôležitým aspektom je však trajektória pokroku v kvantových výpočtoch. Google pripisuje tento prelom „lepším algoritmom a inteligentnejšej korekcii chýb“. Zistili spôsoby, ako urobiť modulárne exponenciálne výpočty, kľúčové pre šifrovanie, dvakrát rýchlejšie.

Zlepšenia korekcie chýb boli dosiahnuté strojnásobením hustoty logických qubitov prostredníctvom pridanej vrstvy korekcie chýb, čo umožňuje viac užitočných kvantových operácií v rovnakom fyzickom priestore. Okrem toho sa použila „kultivácia magických stavov“ na zvýšenie sily a spoľahlivosti T stavov, čím sa komplexné kvantové úlohy stali efektívnejšími a znížilo sa plytvanie zdrojmi. Toto zdôrazňuje, že skutočný pokrok v kvantových výpočtoch závisí viac od efektívnosti softvéru a robustnosti korekcie chýb než len od surového počtu fyzických qubitov.  

Bezpečnostné dôsledky sa netýkajú len kryptomien, keďže RSA a podobné systémy sú základom globálnej bezpečnej komunikácie, vrátane bankovníctva a digitálnych podpisov. Bitcoinová bezpečnosť sa spolieha na kryptografiu eliptických kriviek, ktorá zdieľa matematické princípy s RSA. Ak je možné RSA prelomiť rýchlejšie, časová os bezpečnosti Bitcoinu by sa mohla skrátiť, aj keď jeho 256-bitové šifrovanie je silnejšie ako RSA kľúče študované spoločnosťou Google.  

Odborníci už skúmajú spôsoby, ako aplikovať kvantovú technológiu na prelomenie Bitcoinu. Výskumná skupina kvantových výpočtov Project 11 ponúkla odmenu 85 000 dolárov každému, kto dokáže prelomiť zjednodušenú verziu bitcoinového šifrovania pomocou kvantového počítača, pričom testuje kľúče od 1 do 25 bitov, aby sledovala pokrok. Project 11 uvádza, že „bezpečnosť Bitcoinu sa spolieha na kryptografiu eliptických kriviek. Kvantové počítače spúšťajúce Shoronov algoritmus ju nakoniec prelomia“.

Google poznamenáva, že protivníci už možno zbierajú šifrované dáta, aby ich dešifrovali neskôr, keď budú k dispozícii kvantové počítače. To viedlo Google k šifrovaniu prevádzky v prehliadači Chrome a interne, pričom prechádza na štandardizovanú verziu ML-KEM. Národný inštitút pre štandardy a technológie (NIST) vydal minulý rok postkvantové kryptografické štandardy, ktoré odporúčajú postupné vyraďovanie zraniteľných systémov po roku 2030.

Výskum spoločnosti Google naznačuje, že táto časová os by sa mohla urýchliť. Budúci vývoj v kvantových výpočtoch zahŕňa plán IBM na 100 000-qubitový kvantový počítač do roku 2033 v partnerstve s Tokijskou univerzitou a Chicagskou univerzitou. Quantinuum si kladie za cieľ dodať plne chybovo tolerantný kvantový počítač do roku 2029. Tieto ciele získavajú väčší význam vo svetle zistení spoločnosti Google. Prebieha tak dvojitý pretek: na jednej strane sa vyvíjajú kvantové počítače schopné prelamovať súčasné šifrovanie, na druhej strane sa vyvíjajú kvantovo odolné kryptografické riešenia.  

Krypto komunita už vyvíja kvantovo odolné riešenia. Vývojári Solana zaviedli kvantovo odolný trezor pomocou podpisov založených na hašovaní a spoluzakladateľ Etherea Vitalik Buterin navrhol forkovanie súčasného blockchainového kódu na ochranu pred kvantovými hrozbami. Anti-kvantový hard fork je považovaný za pravdepodobnejší, než prvý kvantový hack bitcoinového blockchainu.  

Zdroj: decrypt.co.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}