By Kenna Hughes-Castleberry pubblicato il 14 ottobre 2022
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Quando si sviluppa una tecnologia innovativa, c'è sempre la realtà che diversi tipi di tecnologie si minacciano a vicenda. Questo sembra essere il caso del calcolo quantistico e blockchain, poiché molti algoritmi quantistici sono pronti a minacciare il sistema extra sicuro della blockchain. Secondo a uno studio del 2022 by Deloitte, pochissime criptovalute attuali o società basate su blockchain hanno compiuto sforzi per diventare quantistiche sicure. "La maggior parte delle criptovalute non identifica nemmeno questo problema [quantum computing] nelle loro roadmap", il studio affermato. Anche se il calcolo quantistico potrebbe attualmente non minacciare le piattaforme blockchain, a un certo punto si svilupperà abbastanza per farlo, portando forse a un diminuire nell'uso della criptovaluta.
Definizione di blockchain e algoritmi quantistici
Per coloro che non hanno familiarità con la blockchain, il piattaforma è progettato come un libro mastro digitale eseguito su più macchine all'interno di una rete peer-to-peer. Blockchain utilizza generatori di numeri casuali insieme ai dati stessi (memorizzati all'interno di blocchi) per creare un hash o un'etichetta di ciascun blocco. Ogni hash si basa in parte sull'hash del blocco precedente, rendendo più difficile l'hacking. Se un blocco viene violato, il suo hash cambia immediatamente e la blockchain si rompe. Un hacker dovrebbe modificare con successo tutti i seguenti hash nella catena, insieme a tutti gli hash in ogni computer della rete per produrre un hack di successo. Questo è uno dei motivi per cui la blockchain è una piattaforma digitale più sicura.
Mark Webber, Lead Quantum Architect presso Universal Quantum, parla di calcolo quantistico, criptovalute e blockchain (PC Universal Quantum)
Tuttavia, la maggior parte degli esperti vede le capacità del calcolo quantistico, in particolare quantistico Algoritmi, essendo una minaccia praticabile per il sistema blockchain. Il più minaccioso di questi algoritmi sono gli algoritmi di Shor e Grover. L'algoritmo di Shor è stato istituito a metà degli anni '1990 come un modo per trovare i fattori primi di un dato numero intero. "In molti modi, ha dato il via al campo con questa eccitazione di un'applicazione abbinata a un vantaggio esponenziale utilizzando i computer quantistici", ha spiegato Mark Webber, capo Quantum Architect presso Quantum universale, una società focalizzata sulla costruzione della prossima generazione di computer quantistici. Webber ha studiato le interazioni tra calcolo quantistico e blockchain, in particolare nel caso delle criptovalute. Poiché molte comunicazioni crittografate, come la blockchain, utilizzano chiavi pubbliche e private per algoritmi di canali sicuri, come quella di Shor potrebbe minacciare di rivelare chiavi private attraverso l'elaborazione della chiave pubblica. "Mentre si ritiene che queste chiavi siano sicure nel mondo classico, quando avremo un computer quantistico sufficientemente potente, saremo in grado di decifrare queste tecniche di crittografia", ha aggiunto Webber.
Allo stesso modo, l'algoritmo di Grover può rappresentare una minaccia per la blockchain grazie alla sua capacità di ottimizzare le capacità di ricerca e trovare valori importanti tra grandi pool di dati casuali. Come un 2022 Forbes l'articolo afferma: "La differenza tra gli algoritmi di Grover e Shor è che quello di Grover è più una minaccia per l'hashing crittografico e i dati archiviati, mentre quello di Shor è una minaccia per il canale di comunicazione in cui risiedono i dati tra il portafoglio [criptovaluta] e i nodi blockchain." A causa di questi due algoritmi, molti esperti prevedono che il calcolo quantistico potrebbe alla fine minacciare l'intera piattaforma di criptovaluta, rendendola inutile.
Per ora, c'è un ritardo, poiché la tecnologia quantistica continua a svilupparsi. E molte organizzazioni e aziende quantistiche stanno sfruttando questo intervallo di tempo per comprendere meglio i vantaggi e le minacce della tecnologia quantistica. In qualità di architetto quantistico, Webber non sta solo lavorando per costruire la prossima generazione di computer quantistici, ma sta anche cercando di comprendere la sequenza temporale dell'impatto quantistico. Chiede spesso: “Quanto velocemente dobbiamo risolvere questo problema perché diventi un vantaggio quantistico rilevante? Per alcuni problemi, potresti essere felice di aspettare giorni per la tua risposta. Considerando che per alcuni casi, come la violazione di alcuni aspetti particolari della crittografia, esiste una finestra temporale di vulnerabilità. Ciò significa che devi risolverlo molto rapidamente, ad esempio forse meno di 10 minuti, e quel tempo di esecuzione desiderato va a definire i requisiti sull'hardware quantistico.
Quando si tratta di crittografia e blockchain, anche gli effetti quantistici possono svolgere un ruolo positivo. “I generatori di numeri casuali per questi metodi di crittografia possono provenire da a fonte quantistica”, ha detto Webber. “Possiamo usare un piccolo numero di qubit come fonte di numeri casuali essenzialmente veri. Ora non stiamo parlando di computer quantistici su larga scala qui, ma stiamo parlando di qubit utilizzati per rafforzare il grado di crittografia che abbiamo". Eppure questi qubit possono diventare un'arma a doppio taglio, consentendo anche un modo più semplice per hackerare un potenziale sistema di criptovaluta.
Hacking nelle criptovalute usando il Quantum Computing
Molte criptovalute, come Bitcoin, usano una tecnica chiamata curva ellittica (EC) crittografia per garantire transazioni crittografate. EC utilizza coppie di chiavi pubbliche e private sia per la decrittazione che per la crittografia. "Ha anche il suo elemento finestra temporale", ha aggiunto Webber. “Questo porta alla domanda importante: se riusciamo a violare queste chiavi, quale percentuale della rete Bitcoin sarebbe vulnerabile? Altre ricerche hanno dimostrato che esiste una certa percentuale dei bitcoin totali in questo momento che sarebbe vulnerabile a un attacco lento, e si tratta di circa il 25%". Webber e altri esperti ritengono che l'hardware quantistico richiesto per un attacco così lento sia ancora a qualche anno da dove siamo adesso, ma le criptovalute continuano a fare pochi sforzi per rendere quantistici i loro sistemi. "Se non ci sono stati cambiamenti, ci saranno due fasi di interruzione", ha spiegato Webber. “Il primo 25% circa di tutti i Bitcoin sarebbe vulnerabile, e questo sarebbe un grande colpo di fiducia per il sistema, ma forse non del tutto catastrofico. Ma la seconda fase, in cui siamo in grado di violare la crittografia entro un intervallo di tempo più breve, renderebbe tutte le transazioni vulnerabili e alla fine segnerebbe la fine di Bitcoin".
Si stima che per ora i computer quantistici in grado di infrangere questo tipo di crittografia richiedano oltre un milione di qubit fisici, che è molto lontano dalle circa 100 organizzazioni leader attualmente in possesso. Webber spiega che questo è ciò che spinge Universal Quantum "Siamo sempre stati concentrati sulla questione del ridimensionamento, prendendo decisioni di progettazione ora che ci consentiranno di crescere il più rapidamente possibile fino alle dimensioni del dispositivo necessarie per un ampio vantaggio quantistico".
Webber spera che le società di Bitcoin e altre criptovalute traggano vantaggio dal ritardo a prova di quantistica le loro piattaforme. Secondo Webber: “In teoria, Bitcoin dovrebbe avere abbastanza tempo per effettuare un tale passaggio. Un punto sollevato da uno dei miei collaboratori sono le sfide con il processo di governance, che è il modo in cui si otterrebbe un accordo sufficiente nella comunità per dire 'ok, dovremmo cambiare tutti, questo è qualcosa che non dovrebbe essere ignorato.'” Con un consenso eventualmente necessario e la capacità di rendere la blockchain quantistica resistente allo sviluppo, diventa una corsa contro il tempo per il futuro del bitcoin e di altre criptovalute.
Ma, come spiega anche Webber, il quantum computing non è poi così male per la blockchain, in quanto può dare importanti soluzioni alla finanza decentralizzata e alle banche autonome. "Tutte le applicazioni che ci entusiasmano per il calcolo quantistico nella finanza, quindi molti di questi problemi dovranno essere risolti anche nelle versioni decentralizzate di questi sistemi", ha affermato Webber. “Quindi, un sistema finanziario decentralizzato potrebbe anche cercare un computer quantistico nel cloud per risolvere determinati problemi? Possibilmente…"
Kenna Hughes-Castleberry è una scrittrice presso Inside Quantum Technology e Science Communicator presso JILA (una partnership tra l'Università del Colorado Boulder e il NIST). I suoi ritmi di scrittura includono la tecnologia profonda, il metaverso e la tecnologia quantistica.
