La informàtica quàntica podria matar Blockchain?

Tenim la sort d’estar vius avui. Estem enmig d’un immens trastorn tecnològic, en què la nostra invenció i descobriment, impulsats per la investigació científica de mentalitat social, s’estan introduint en tots els aspectes de la nostra vida. Blockchain és només una d’aquestes tecnologies; d’altres com la informàtica quàntica i l’energia neta estan avançant igualment a la la recerca d’un món millor.

Els descobriments científics sovint tenen una manera de fer-ho provant-se mútuament, en una mena de supervivència tecnològica d’allò més adequada. Per exemple, quan les regulacions sobre l’energia neta obliguen a la reducció de les indústries tradicionals productores d’energia, la cadena de blocs ha de dissenyar solucions per reduir el consum d’energia mentre continua la creació de nous blocs a la cadena. A mesura que s’allarga la cadena de blocs, els recursos d’electricitat i informàtica requereixen un augment exponencial.

L’amenaça de la informàtica quàntica a Blockchain

La informàtica quàntica ens proporciona una potència de càlcul extraordinària, cosa que fa que la carn picada surti de problemes per resoldre els ordinadors clàssics. Els problemes més urgents del món, com el del canvi climàtic, només es poden superar amb màquines com els ordinadors quàntics. Tot i això, com passa amb totes les noves tecnologies, té el poder de deixar obsoletes les característiques d’altres tecnologies. Aquestes tecnologies han de mutar per sobreviure i prosperar, o bé es poden deixar al jardí brossa de tecnologies meravelloses d’un sol èxit.

Amb blockchain, aquest depredador és la informàtica quàntica. La seguretat de Blockchain prové dels seus estàndards de xifratge millorats, però el poder de la informàtica quàntica deixa als experts preocupats que el xifratge utilitzat per blockchain es superi massa fàcilment mitjançant la computació quàntica..

Recentment, investigadors de la Universitat de South Wales va construir una nova arquitectura, similars als que s’utilitzen en els processadors actuals, per realitzar càlculs quàntics. Això té implicacions significatives per a la persona mitjana. Vol dir que la mateixa tecnologia que s’utilitza per executar els dispositius que utilitzeu avui es podria utilitzar per fer càlculs d’informàtica quàntica.

La computació quàntica, fins i tot la computació quàntica de butxaca, és inevitable. Tot i això, sempre s’ha vist com un somni llunyà: de 10 a 15 anys en el futur ha estat l’opinió de la indústria sobre l’arribada de la informàtica quàntica comercial. Aquest descobriment realitzat per investigadors de l’UNSW desacredita aquesta predicció. Ara podria arribar molt més ràpid i això potser no és un bon auguri per a la criptografia i la cadena de blocs en el seu conjunt.

Tècnicament, és possible que un ordinador clàssic obri el xifratge asimètric que li agrada a les monedes Bitcoin ús, amb força bruta pura (recorrent totes les solucions possibles); només trigaria molt de temps. Els ordinadors quàntics funcionen a una magnitud moltes vegades més ràpida que els ordinadors clàssics, i és més fàcil derrotar el xifratge asimètric.

Això situa la criptomoneda i el blockchain en un lloc ajustat. La criptomoneda i la cadena de blocs es podrien veure obligats a evolucionar, a mutar per tenir noves característiques, o bé, la seguretat i la privadesa molt estimades de les que els entusiastes canten elogis podrien ser cosa del passat.

Tot i això, no es perd tot. Els desenvolupadors de monedes tenen ull en el futur a llarg termini, potser perquè la criptomoneda en si només es troba en l’etapa infantil. Queda un llarg camí per recórrer la criptomoneda madura per a ús mundial. Els desenvolupadors tenen cura de planificar els obstacles que es puguin produir i això inclou la informàtica quàntica.

Però abans de parlar de les possibles solucions que el blockchain podria utilitzar en defensa contra la informàtica quàntica, fem una ullada a què és la informàtica quàntica. Igual que les cadenes de blocs i les criptomonedes, és útil conèixer una mica una tecnologia que tindrà un impacte sense precedents a les nostres vides.

Fer que l’univers funcioni per a nosaltres

La informàtica quàntica és el joc final de la investigació informàtica. Només un altre camp d’investigació, la intel·ligència artificial, la supera amb admiració i especulació. Des de fa molts anys, organitzacions com la NASA i gegants de la indústria com Google han abocat els seus recursos a la perfecció d’aquest boig camp de la física per a l’ús quotidià.

De moment, es limita a laboratoris d’investigació d’alta tecnologia i a algunes organitzacions selectes, però, en un moment donat, també ho era l’ordinador tradicional que utilitzeu actualment. El telèfon intel·ligent que teniu a la mà és moltes vegades més potent que la sonda Voyager que ara flota a l’espai interestel·lar i els ordinadors que simulaven la guerra nuclear durant la Guerra Freda. Només és qüestió de temps que la informàtica quàntica sigui més accessible per a la persona mitjana.

Els ordinadors actuals utilitzen bits. Aquests són valors que poden ser 0 o 1. Per si sols, no equival a gaire, però quan combineu aquests valors de “sí” o “no” amb altres valors de “sí” o “no” repetidament, podeu venir amb respostes a preguntes realment complexes (de fet, només necessiteu 6 bits per esbrinar què és una lletra, tot i que a la pràctica es necessiten 8 bits). Això és gairebé tot el que necessita el vostre ordinador per fer tot el que fa avui..

Representació CGI complexa? Comprovar. Videojocs? Comprovar. Possibles simulacions ultra-realistes del món? Comprovar. Tot això es pot fer només amb bits.

La informàtica quàntica porta aquesta idea a un nivell completament nou. Increïblement, aprofita el mateix teixit de l’univers per fer-ho. Els ordinadors quàntics que estan operatius avui en dia manipular l’univers i els universos paral·lels per fer càlculs.

Els ordinadors quàntics funcionen en qubits, que poden existir en l’estat de 0 i 1 simultàniament. No entrarem en els detalls, però amb cada qubit addicional, la potència de càlcul de l’ordinador creix exponencialment. Això permet a l’ordinador quàntic realitzar càlculs complexos a una velocitat que supera amb escreix els ordinadors actuals, reduint el temps per resoldre complexos models matemàtics, simulacions i seguretat criptogràfica..

Com funciona el xifratge avui

La tècnica de criptografia més popular que s’utilitza avui en dia és la criptografia de clau pública. Utilitza un parell de claus públiques i privades per xifrar i desxifrar missatges (o dades de transaccions, en el cas de blockchain) per garantir que només els usuaris verificats puguin accedir a la informació.

Font: Commons.wikimedia.org

En poques paraules, la vostra clau pública s’utilitza per accedir al missatge xifrat i la vostra clau privada s’utilitza per desxifrar el missatge. La força de la clau privada depèn dels mètodes de seguretat i del secret de la clau privada. Blockchain utilitza signatures digitals per a una protecció addicional.

Aquesta forma de criptografia s’utilitza des de fa molts anys i és un testimoni de la seva eficiència que s’ha resistit contra dècades d’intents de trencar-la..

Teòricament, els ordinadors quàntics poden resoldre fàcilment els mètodes de seguretat de la criptografia asimètrica. L’ordinador quàntic només ha de ser prou gran i la indústria fa gaires passos pel que fa a això.

S’estima que es necessitaran 4.000 qubits per trencar els estàndards de xifratge més forts d’avui. El novembre de 2017, Va anunciar IBM que acabava de fabricar un ordinador quàntic de 50 qubit. Pot semblar que està molt lluny dels 4.000, però recordeu, la tecnologia no creix de manera lineal. El temps entre fites s’escurça ràpidament a mesura que avança el temps. Van passar 50 anys abans que els ordinadors passessin d’aparells militars gegants a articles per a la llar. Des de llavors només han passat 35 anys estranys i ja estem en bon camí cap a la propera era de la informàtica.

En resum, els estàndards actuals de xifratge de blockchain funcionen en aquest moment, però la informàtica quàntica està just a la seva cua. Què significa això per a blockchain i criptomonedes?

Podrien els ordinadors quàntics matar blockchain?

Si la investigació en informàtica quàntica continua al seu ritme actual, no tindrà cap problema en trencar el xifratge utilitzat per blockchain. El sistema econòmic de les criptomonedes esdevindria pràcticament inútil, ja que els pirates informàtics podrien robar-vos les monedes, cometre fraus i controlar la cadena de blocs. Si algú us pogués robar fàcilment els bitcoins, no seria bo per a la reputació de Bitcoin.

Potser heu sentit a parlar del terme “51% d’atac”. És llavors quan els miners controlen més del 50% de la xarxa, cosa que els permet duplicar la despesa. En termes no normals, això significa que poden gastar diners dues vegades suprimint les transaccions de la cadena de blocs.

Els ordinadors quàntics podrien donar als miners maliciosos el poder que necessiten per superar aquest llindar del 50%. Aquesta preocupació de seguretat en particular no és una preocupació immediata. La projecció és que passaran almenys 10 anys abans que els ordinadors quàntics siguin capaços de fer-ho. No obstant això, amb l’arquitectura d’enginyeria revelada recentment per a ordinadors quàntics, aquesta línia de temps es pot escurçar.

Hi ha una preocupació molt més gran que, com hem esmentat, és la facilitat amb què la informàtica quàntica pot trencar el xifratge de claus públiques. Es preveu que arribi la informàtica quàntica aquest nivell de poder el 2027. En altres paraules, si els estàndards d’encriptació actuals i, per extensió, la seguretat de la cadena de blocs, no evolucionen tècniques de seguretat o estàndards de xifratge nous, serà pràcticament inútil.

La bona notícia és que els desenvolupadors pensants a llarg termini de criptomonedes de fet es preparen per a aquesta eventualitat i tenen alguns trucs a la màniga.

Emprant mesures preventives

Les criptomonedes utilitzen diverses eines per combatre l’amenaça que s’acosta ràpidament dels ordinadors quàntics. És una evolució tecnològica que s’està convertint en tot un espectacle.

Un d’aquests desenvolupaments és una versió actualitzada de Bitcoin anomenada qBitcoin. És concebible utilitzar protocols de criptografia quàntica, com ara l’esquema de distribució de claus quàntiques BB84, per transferir aquests qBitcoins entre usuaris..

Aquí hi ha una ironia: la mateixa tecnologia que utilitza la informàtica quàntica per amenaçar la seguretat de la cadena de blocs, el qubit, s’utilitza per protegir les cadenes de blocs. Malauradament, hi ha obstacles en aquest mètode. Seria necessari instal·lar una xarxa de distribució quàntica per transferir aquests qubits, cosa financerament inviable a gran escala a causa de l’elevat cost de la construcció. Amb el temps, però, pot arribar a ser més barat.

Un altre mètode proposat és el Ledger resistent quàntic, desenvolupat per Dr. Peter Waterland. Aquesta nova tècnica es va dissenyar pensant en la criptografia postquàntica. El seu objectiu és combatre l’amenaça de la informàtica quàntica mitjançant la implementació de noves signatures digitals en transaccions, que fan que el llibre major sigui resistent a la computació quàntica..

Mitjançant un algorisme de prova d’estaca, s’ha demostrat que aquest mètode té funcions pseudo-aleatòries segures basades en hash que s’immunitzen contra l’anàlisi quàntica. A diferència de qBitcoins, no necessita una infraestructura cara per funcionar. Pot funcionar en dispositius de baix consum, com ara ordinadors portàtils i Raspberry Pis.

El QRL també té previst introduir una capa de missatgeria segura quàntica. Mitjançant una tècnica anomenada criptografia basada en gelosia, les transaccions es signaran amb una clau pública especial que els usuaris poden utilitzar per marcar un mitjà de comunicació segur a través del qual es poden enviar missatges. Els plans addicionals inclouen enllaçar els identificadors de cadenes de blocs a aquestes adreces de seguretat quàntica, anomenades transaccions XMSS.

També hi ha criptomonedes que preveuen la criptografia postquàntica. IOTA, una de les monedes més grans del mercat, utilitza Winternitz OTS o Lamport Signatures per assegurar-ne les signatures a partir de l’anàlisi quàntica. L’únic problema amb això és que cada adreça només es pot utilitzar una vegada.

El protocol propietari d’IOTA, Tangle, contraintuïtiu, en realitat accelera la xarxa a mesura que arriben més usuaris. El gràfic acílic dirigit d’IOTA, diferent d’un blockchain, és un nou desenvolupament destacable en tecnologia de criptomonedes. En aquesta xarxa, el remitent de la transacció ha de verificar altres dues transaccions. Aquest és un nou protocol fascinant i ho és val la pena llegir-la.

Quin és el pronòstic de la seguretat Blockchain??

No és massa preocupant, per sort.

Sí, la informàtica quàntica podria significar un desastre per a la criptomoneda, però la indústria ja està prenent armes contra aquesta amenaça. Encara és molt aviat en la vida de les dues tecnologies i fins i tot pot ajudar-les a totes dues si competeixen una al costat de l’altra. L’arribada imminent d’ordinadors quàntics obliga els experts en xifratge i criptomonedes a preparar-s’hi, cosa que només millora les seves característiques i possibilitats de supervivència.

La resposta és llavors que no cal que us espanteu. Pot passar que la informàtica quàntica guanyi, però els esforços preventius dels experts en criptografia i criptomoneda semblen prometedors. Al meu entendre, no sembla que la informàtica quàntica destrueixi el mercat. El valor inherent de Blockchain en tantes indústries és un avantatge que s’ha de prendre amb les dues mans. És difícil imaginar que algú vulgui deixar-ho anar. Sembla probable que es pugui descobrir o inventar alguna defensa contra la informàtica quàntica al cap de poc temps.

Si teniu els vostres propis pensaments sobre la informàtica quàntica, la seguretat de la cadena de blocs o les monedes que aborden el problema de la criptografia postquàntica, feu-nos-ho saber als comentaris següents.