Komputery kwantowe stanowią zagrożenie dla sieci Bitcoin o wartości 2 bilionów dolarów. BTQ Technologies twierdzi, że oferuje rozwiązanie.

Wyzwanie obliczeń kwantowych dla kryptowalut

Dyskusje w mediach często wskazują kryptowaluty jako jeden z najbardziej narażonych celów dla komputerów kwantowych, sugerując, że postępy w tej technologii mogą wkrótce sprawić, że tradycyjne zabezpieczenia kryptograficzne staną się przestarzałe — być może w ciągu najbliższych dziesięciu lat.

Procesory oparte na technologii kwantowej są w stanie wykonywać pewne obliczenia z prędkością znacznie przekraczającą możliwości konwencjonalnych układów scalonych. Ten dramatyczny wzrost mocy obliczeniowej zagraża wielu obecnym systemom kryptograficznym, które polegają na trudności i czasie potrzebnym do rozwiązania złożonych problemów matematycznych.

W odpowiedzi na to naukowcy aktywnie poszukują rozwiązań mających na celu przeciwdziałanie tym zagrożeniom — aspekt ten jest często pomijany w sensacyjnych doniesieniach na temat nowego sprzętu kwantowego. Jednym z obiecujących kierunków jest przejście z obecnych metod szyfrowania kluczem publicznym na alternatywy takie jak cyfrowe podpisy oparte na kratownicach, które uznaje się za bardziej odporne na ataki kwantowe.

Aby sprostać potencjalnej podatności blockchain o wartości 2 bilionów dolarów należącego do Bitcoin, BTQ Technologies wprowadziło Bitcoin Quantum — niezezwoleniowy testnet będący forkiem Bitcoin, zaprojektowany z myślą o odporności na zagrożenia kwantowe.

Zgodnie z informacjami Chrisa Tama, szefa ds. partnerstw w BTQ, ta otwarta sieć umożliwia górnikom, deweloperom i badaczom eksperymentowanie z transakcjami odpornymi na ataki kwantowe oraz ocenę ich praktycznych konsekwencji, zanim zajdzie potrzeba wprowadzenia nagłych zmian w głównej sieci Bitcoin. Platforma oferuje zarówno eksplorator bloków, jak i pulę wydobywczą dla natychmiastowego dostępu.

Jak obliczenia kwantowe zagrażają Bitcoinowi

Technologia kwantowa wprowadza dwa główne zagrożenia dla Bitcoin: może umożliwić atakującym wyprowadzenie kluczy prywatnych z kluczy publicznych oraz podważyć system proof-of-work, który zapewnia porządek transakcji i integralność sieci.

Dzięki komputerom kwantowym możliwe byłoby szybkie obliczenie klucza prywatnego na podstawie odpowiadającego mu klucza publicznego, co sprawiłoby, że kradzież środków stałaby się trywialna i podważałoby cały model bezpieczeństwa, ostrzega Tam.

„Proces ten powinien być jednokierunkowy: generujesz klucz publiczny z klucza prywatnego, a nie odwrotnie,” wyjaśnił Tam. „Komputery kwantowe jednak mogą efektywnie rozwiązywać problem logarytmu dyskretnego, który dla klasycznych komputerów jest trudny, ale nie w świecie kwantowym.”

Pocieszające jest to, że według Tama bezpieczeństwo odporne na ataki kwantowe można osiągnąć przy użyciu obecnych zasobów obliczeniowych i algorytmów. Kryptografia postkwantowa korzysta z podobnych interfejsów co dzisiejsze podpisy cyfrowe, ale opiera się na problemach matematycznych znacznie trudniejszych do rozwiązania przez komputery kwantowe.

Postęp w kierunku kryptografii odpornej na komputery kwantowe

„Wciąż używamy algorytmów podpisu cyfrowego, ale podstawowe wyzwania matematyczne przesuwają się z logarytmów dyskretnych na problemy, z którymi komputery kwantowe mają rzekomo trudności,” powiedział Tam. „Są one wdrażane do międzynarodowych standardów kryptograficznych.”

Przejście na kryptografię postkwantową już się rozpoczęło. Już w 2016 roku Narodowy Instytut Standardów i Technologii Stanów Zjednoczonych (NIST) rozpoczął poszukiwania nowych algorytmów, które zastąpią te zagrożone przez postępy w obliczeniach kwantowych.

W sierpniu 2024 roku USA oficjalnie znormalizowały postkwantowy algorytm znany jako Dilithium (lub Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm, ML-DSA), który jest również wykorzystywany przez Bitcoin Quantum.

Jednak adopcja w szybko rozwijających się sektorach, takich jak kryptowaluty, przebiega powoli, głównie z powodu wyższych kosztów obliczeniowych.

Podpisy cyfrowe postkwantowe są znacznie większe — co najmniej 200 razy większe niż obecnie używane podpisy w transakcjach blockchain czy nawet w komunikatorach takich jak WhatsApp.

„Są sposoby na przeciwdziałanie zagrożeniom kwantowym, ale te rozwiązania wprowadzają nowe wyzwania, szczególnie w zakresie wydajności i kosztów ich wdrożenia na dużą skalę,” przyznał Tam.

Zachowanie tożsamości Bitcoina

Jednak największą przeszkodą może nie być technologia. Wprowadzenie takich zmian wymagałoby twardego forka blockchaina Bitcoin — aktualizacji niekompatybilnej z wcześniejszymi wersjami. Uzyskanie konsensusu dla tak fundamentalnej zmiany najprawdopodobniej napotkałoby silny opór społeczności.

Wielu czołowych przedstawicieli ekosystemu Bitcoin uważa, że twardy fork zasadniczo stworzyłby nową kryptowalutę, odrębną od oryginalnego Bitcoin.

Propozycje takie jak BIP-360 mają na celu wprowadzenie odpornych na ataki kwantowe formatów adresów i umożliwienie stopniowej migracji, ale nie ustalono jeszcze konkretnego harmonogramu ani procesu migracji.

Aby odpowiedzieć na obawy osób niechętnych wdrożeniu środków odpornych na ataki kwantowe, Tam odwołuje się do enigmatycznego twórcy Bitcoina, Satoshi Nakamoto, jako ostatecznego autorytetu.

„Od samego początku Satoshi Nakamoto dostrzegał zagrożenie kwantowe dla istniejącej kryptografii. Jeśli przejrzysz wczesny kod, zobaczysz, że Satoshi zmodyfikował proces płatności po kilku latach, rozumiejąc, że gdy klucz publiczny zostanie ujawniony na blockchainie, komputer kwantowy mógłby potencjalnie wyprowadzić klucz prywatny,” wyjaśnił Tam.