By Kenna Hughes-Castleberry publicado em 14 de outubro de 2022
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Ao desenvolver tecnologia inovadora, existe sempre a realidade de que diferentes tipos de tecnologias ameaçarão uns aos outros. Este parece ser o caso da computação quântica e blockchainn, já que muitos algoritmos quânticos estão preparados para ameaçar o sistema extra seguro do blockchain. De acordo com um Estudo 2022 by Deloitte, muito poucas criptomoedas atuais, ou empresas baseadas em blockchain, fizeram qualquer esforço para se tornarem quânticas seguras. “A maioria das criptomoedas nem sequer identifica esse problema [computação quântica] em seus roteiros”, disse o estudo afirmou. Embora a computação quântica possa não ameaçar atualmente as plataformas blockchain, em algum momento ela se tornará desenvolvida o suficiente para fazê-lo, levando possivelmente a um diminuir no uso de criptomoedas.
Definindo Blockchain e Algoritmos Quânticos
Para quem não está familiarizado com blockchain, o plataforma foi concebido como livro digital executado em várias máquinas em uma rede ponto a ponto. Blockchain usa geradores de números aleatórios junto com os próprios dados (armazenados dentro de blocos) para criar um hash ou rótulo de cada bloco. Cada hash é baseado em parte no hash do bloco anterior, tornando mais difícil hackear. Se um bloco for hackeado, seu hash muda imediatamente e o blockchain quebra. Um hacker teria que alterar com êxito todos os hashes seguintes na cadeia, juntamente com todos os hashes em todos os computadores da rede, para produzir um hack bem-sucedido. Esta é uma das razões pelas quais o blockchain é uma plataforma digital mais segura.
Mark Webber, arquiteto quântico líder da Universal Quantum discute computação quântica e criptomoedas, bem como blockchain (PC Universal Quantum)
No entanto, a maioria dos especialistas vê as capacidades da computação quântica, especificamente da computação quântica. algoritmos, sendo uma ameaça viável ao sistema blockchain. O mais ameaçador desses algoritmos são os algoritmos de Shor e Grover. o algoritmo de Shor foi criado em meados da década de 1990 como uma forma de encontrar fatores primos de um determinado número inteiro. “De muitas maneiras, isso deu início ao campo com a empolgação de um aplicativo combinado com uma vantagem exponencial usando computadores quânticos”, explicou Mark Webber, arquiteto quântico líder em Quantum Universal, uma empresa focada na construção da próxima geração de computadores quânticos. Webber estudou as interações entre a computação quântica e o blockchain, especificamente no caso das criptomoedas. Como muitas comunicações criptografadas, como o blockchain, usam chaves públicas e privadas para algoritmos de canais seguros, como o de Shor poderia ameaçar revelar chaves privadas através do processamento da chave pública. “Embora se acredite que essas chaves sejam seguras no mundo clássico, quando tivermos um computador quântico suficientemente poderoso, seremos capazes de quebrar essas técnicas de criptografia”, acrescentou Webber.
Da mesma forma, o algoritmo de Grover pode ser uma ameaça ao blockchain devido à sua capacidade de otimizar capacidades de pesquisa e encontrar valores importantes entre grandes conjuntos de dados aleatórios. Como um 2022 Forbes O artigo afirma: “A diferença entre os algoritmos de Grover e Shor é que o de Grover é mais uma ameaça ao hashing criptográfico e aos dados armazenados, enquanto o de Shor é uma ameaça ao canal de comunicação onde residem os dados entre a carteira [criptomoeda] e os nós do blockchain.” Por causa desses dois algoritmos, muitos especialistas preveem que a computação quântica poderá eventualmente ameaçar toda a plataforma de criptomoeda, tornando-a inútil.
Por enquanto, há um lapso de tempo, à medida que a tecnologia quântica continua a se desenvolver. E muitas organizações e empresas quânticas estão aproveitando esse intervalo de tempo para compreender melhor os benefícios e ameaças da tecnologia quântica. Como arquiteto quântico, Webber não está apenas trabalhando para construir a próxima geração de computadores quânticos, mas também tentando compreender a linha do tempo do impacto quântico. Ele pergunta frequentemente: “Com que rapidez precisamos resolver este problema para que ele seja uma vantagem quântica relevante? Para alguns problemas, você pode esperar dias pela sua resposta. Considerando que, para alguns casos, como quebrar alguns aspectos específicos da criptografia, existe uma janela de tempo de vulnerabilidade. Isso significa que você tem que resolvê-lo muito rapidamente, talvez em menos de 10 minutos, e o tempo de execução desejado define os requisitos do hardware quântico.”
Quando se trata de criptografia e blockchain, os efeitos quânticos também podem desempenhar um papel positivo. “Os geradores de números aleatórios para esses métodos de criptografia podem vir de um fonte quântica”, disse Webber. “Podemos usar um pequeno número de qubits como uma fonte de números aleatórios essencialmente verdadeira. Agora não estamos falando de computadores quânticos de grande escala, mas estamos falando de qubits sendo usados para fortalecer o grau de criptografia que temos.” No entanto, esses qubits podem se tornar uma faca de dois gumes, permitindo também uma maneira mais fácil de invadir um potencial sistema de criptomoeda.
Hackeando criptomoedas usando computação quântica
Muitas criptomoedas, como o Bitcoin, usam uma técnica chamada curva elíptica Criptografia (EC) para garantir transações criptografadas. EC usa pares de chaves públicas e privadas para descriptografia e criptografia. “Ele também tem seu próprio elemento de janela de tempo”, acrescentou Webber. “Isso leva a uma questão importante: se pudermos quebrar essas chaves, que porcentagem da rede Bitcoin estaria vulnerável? Outra pesquisa mostrou que há uma certa porcentagem do total de bitcoins no momento que seria vulnerável a um ataque lento, e isso é cerca de 25%.” Webber e outros especialistas acreditam que o hardware quântico necessário para um ataque tão lento ainda está a alguns anos de onde estamos agora, mas as criptomoedas continuam a fazer pouco esforço para tornar seus sistemas à prova quântica. “Se não houver mudança, haverá duas fases de disrupção”, explicou Webber. “Os primeiros 25% de todo o Bitcoin seriam vulneráveis, e isso seria um grande golpe de confiança para o sistema, mas talvez não completamente catastrófico. Mas a segunda fase, onde somos capazes de quebrar a criptografia dentro de uma janela de tempo menor, tornaria todas as transações vulneráveis e, em última análise, seria o fim do Bitcoin.”
Estima-se que os computadores quânticos capazes de quebrar esse estilo de criptografia exijam mais de um milhão de qubits físicos, o que está muito longe das cerca de 100 organizações líderes que possuem agora. Webber explica que é isso que impulsiona o Universal Quantum. “Sempre estivemos focados na questão do dimensionamento, tomando decisões de design agora que nos permitirão crescer o mais rápido possível para os tamanhos de dispositivos necessários para uma ampla vantagem quântica”.
Webber espera que as empresas de Bitcoin e outras criptomoedas aproveitem o intervalo de tempo para à prova quântica suas plataformas. De acordo com Webber: “Em teoria, deveria haver tempo suficiente para o Bitcoin fazer tal mudança. Um ponto que um dos meus colaboradores levanta são os desafios do processo de governança, que é como você conseguiria acordo suficiente na comunidade para dizer 'tudo bem, todos devemos mudar, isso é algo que não deve ser ignorado'”. consenso possivelmente necessário, e a capacidade de tornar o blockchain resistente ao quantum no desenvolvimento, torna-se uma corrida contra o tempo para o futuro do bitcoin e de outras criptomoedas.
Mas, como também explica Webber, a computação quântica não é de todo má para a blockchain, pois pode fornecer soluções importantes para finanças descentralizadas e bancos autónomos. “Todas as aplicações que nos entusiasmam para a computação quântica em finanças, muitos desses problemas também precisarão ser resolvidos nas versões descentralizadas desses sistemas”, disse Webber. “Então, um sistema financeiro descentralizado também poderia procurar um computador quântico na nuvem para resolver certos problemas? Possivelmente…"
Kenna Hughes-Castleberry é redatora da Inside Quantum Technology e comunicadora científica da JILA (uma parceria entre a University of Colorado Boulder e o NIST). Suas batidas de escrita incluem tecnologia profunda, metaverso e tecnologia quântica.
