Durante varios años, la comunidad de cifrado ha estado asustada por el hecho de que algún día aparecerán computadoras cuánticas que romperán la cadena de bloques en unos minutos, y el mercado de cifrado llegará a su fin. Google es considerado el líder en la carrera por la creación de computadoras cuánticas. El 24 de septiembre de 2019, la edición estadounidense del Financial Times anunció que la compañía había hecho un gran avance en la computación cuántica, logrando la "superioridad cuántica", un experimento que demostró la superioridad de una computadora cuántica sobre una clásica.

La computadora cuántica de Google pudo calcular en solo 3 minutos y 20 segundos, lo que tomaría 10,000 años para la supercomputadora más poderosa del mundo (IBM’s Summit, lanzada en 2018 con una capacidad de 200 billones de operaciones por segundo), y para el servidor Google Cloud 5.7 mil millones de años.

Mining-Cryptocurrency.ru descubrió qué riesgos conlleva la "superioridad cuántica" de Google, qué tan cerca está la empresa de crear una computadora cuántica y si representa una amenaza para las redes blockchain.

La carrera por la primera computadora cuántica

Una computadora cuántica es un sistema informático que utiliza la mecánica cuántica (los fenómenos de superposición cuántica y entrelazamiento cuántico) para transmitir y procesar información. Para almacenar y procesar información, las computadoras comunes usan unidades binarias llamadas bits, que pueden representar uno de los dos estados posibles: 0 o 1.

Las computadoras cuánticas usan bits cuánticos (qubits), que pueden ser 0 y 1 al mismo tiempo. Este fenómeno se llama superposición. Gracias a esto, una computadora cuántica puede procesar información miles y millones de veces más rápido que las computadoras convencionales.

El estado de superposición que se necesita para realizar los cálculos es difícil de lograr e incluso más difícil de mantener. Para esto, los físicos usan rayos láser y de microondas para poner en funcionamiento los qubits, y luego usan muchos métodos para protegerlos de las fluctuaciones más leves de temperatura, ruido y ondas electromagnéticas. La principal dificultad técnica en la decoherencia es que cuando entran en contacto con el entorno externo, los sistemas cuánticos se vuelven clásicos y cometen errores.

Todavía no hay supercomputadoras completas, hasta ahora solo se han desarrollado sistemas experimentales que funcionan de acuerdo con los algoritmos dados. Las tecnologías modernas no permiten la creación de una computadora cuántica que pueda resolver problemas universales.

La potencia informática cuántica está determinada por cuántos qubits puede usar una computadora simultáneamente. Los primeros experimentos a finales de los 90 se llevaron a cabo en modestos procesadores de 2 qubits. Desde entonces, la tecnología ha estado mejorando lenta pero constantemente, aumentando el número de qubits.

Los especialistas de D-Wave crearon una computadora cuántica de 2000 qubits; Google cuenta con un procesador de 72-qubit erizo , e IBM tiene un modelo de 50 qubits. Microsoft, Intel y otras grandes empresas de tecnología y nuevas empresas también participan en la carrera para crear una computadora cuántica.

Las computadoras cuánticas harían posible el modelado químico y físico, la simulación de varios procesos, el pronóstico de probabilidades, el procesamiento de matrices colosales de datos astronómicos y de cualquier otro tipo.

¿Qué tan cerca está Google de crear una computadora cuántica?

Un artículo sobre el éxito de Google apareció en el sitio web de la NASA, pero se eliminó después de unas pocas horas; lo más probable es que la publicación aún deba revisarse de manera preliminar, y esto puede llevar varios meses. Sin embargo, una copia del artículo permaneció en el caché. Ni la NASA ni Google han comentado sobre esto todavía. En 2018, Google llegó a un acuerdo con la NASA para usar las supercomputadoras de la agencia para verificar los cálculos de la compañía utilizando computadoras cuánticas.

La propia empresa describió el logro reciente como "un hito en el camino hacia la computación cuántica a gran escala" y declaró que ahora el movimiento hacia una computadora cuántica completa crecerá a una "velocidad exponencial doble", es decir, más rápido que dos veces cada dos años.

No hay detalles técnicos exactos sobre cómo funciona una computadora Google. Solo se sabe que, en lugar del Bristlecone de 73 qubits, la compañía utilizó el procesador Sycamore de 53 qubits. La computadora de Google mostró los resultados solo en una prueba específica con un algoritmo dado. El problema que resolvió la computadora fue seleccionado específicamente para demostrar la superioridad de una computadora cuántica. Todavía no es posible usarlo para la informática universal.

Una computadora cuántica puede descifrar claves privadas

Las computadoras y la computación cuánticas han sido llamadas una de las principales amenazas a la cadena de bloques. Se supone que pueden desentrañar cualquier algoritmo criptográfico en cuestión de minutos y descifrar claves privadas. En este caso, la cadena de bloques perderá sus principales ventajas: confiabilidad y seguridad, lo que significaría la muerte de la mayoría de las criptomonedas.

De acuerdo con estimaciones de los expertos, debido a la complejidad de los algoritmos utilizados para crear la amenaza de cifrado, se necesitarían millones de dispositivos de alta qubit. De acuerdo con el análisis del Centro de Londres para la Investigación y Desarrollo criptomoneda a agrietarse blokcheyn, un ordenador cuántico debe contener entre 1.500 qubits (y Google tiene un ordenador cuántico de 53 qubits). La aparición de tales tecnologías llevará muchos años. Los expertos creen que las computadoras cuánticas podrán descifrar la cadena de bloques en el rango de 5 a 10 años.

La parte más vulnerable de blockchain es el algoritmo de firma digital de curva elíptica (ECDSA), que se utiliza para autorizar transacciones. Ahora se considera casi imposible encontrar una clave de este tipo (por ejemplo, una combinación de 64 dígitos de números y letras de diferentes registros). Con las computadoras de hoy, habría tomado 650 millones de años . Sin embargo, las computadoras cuánticas tendrán suficientes 10 minutos entre la transacción y su procesamiento en la cadena de bloques para calcular la clave privada utilizando la clave pública y redirigir la transferencia utilizando el algoritmo Shore . Pero vale la pena preocuparse menos por la minería : será mucho más potente que las computadoras cuánticas durante mucho tiempo.

Es imposible cambiar los datos de la transacción (reescribir la cadena de bloques) incluso con la ayuda de computadoras cuánticas; para esto, es necesaria la confirmación de los otros participantes de la red. Pero con una computadora cuántica, por ejemplo, utilizando el algoritmo de Grover , puede bifurcar la cadena de bloques, crear más de la mitad de los nuevos bloques en la red y crear la nueva esencia central.

Debe entenderse que las computadoras cuánticas no serán una tecnología pública. Son bastante caros (las asambleas comerciales ahora cuestan $ 15 millones) y es poco probable que se vuelvan más baratas en el futuro cercano. Los compradores son centros de investigación y científicos. De todos modos, quien no venda el dispositivo, será difícil para él caer en manos de los estafadores. Su disponibilidad para el comprador masivo sigue siendo una perspectiva fantástica. Entonces, los únicos que pueden usar computadoras cuánticas para romper la cadena de bloques son las grandes empresas y el estado.

El peligro de las computadoras cuánticas para la cadena de bloques palidece en el contexto de las amenazas que pueden acarrear para otros sistemas de cifrado. Después de todo, con su ayuda es teóricamente posible descifrar canales de comunicación, códigos de misiles nucleares, sistemas bancarios y sistemas de seguridad nacional. Quizás la humanidad está al borde de una carrera cuántica de armamentos: China ha gastado $ 10 mil millones en un centro de investigación de computadoras cuánticas, Estados Unidos ya ha gastado cientos de millones de dólares en esta área.

Prevenido – significa armado

Si bien el ataque de una computadora cuántica en la cadena de bloques es una pregunta puramente teórica. Pero incluso después de 10 años, realmente no necesita preocuparse.

Algunos investigadores creen que las preocupaciones sobre el crecimiento continuo de la computación cuántica y sus consecuencias para la seguridad de blockchain son exageradas. Entonces, en el artículo a menudo citado de que las computadoras cuánticas podrán descifrar la cadena de bloques para 2027, hay una observación de que cualquier ventaja teórica que tenía la computación cuántica sobre la cadena de bloques se cancela en la práctica por las limitaciones del hardware existente y la evolución continua de la seguridad de la cadena de bloques.

En otras palabras, la tecnología que puede comprometer con éxito la cadena de bloques actualmente en ejecución siempre se queda atrás unos diez años: cuando madure, la cadena de bloques se desarrollará otros diez años más.

Aquí hay algunas formas en que blockchain puede prepararse para el advenimiento de las computadoras cuánticas:

• Las firmas digitales se pueden reemplazar con algo más estable cuánticamente (por ejemplo, duplicar el tamaño de la clave);
• La cadena de bloques puede cambiar a un algoritmo de cifrado más robusto (por ejemplo, a SHA-512 en lugar del SHA-256 utilizado en bitcoin);
• El uso de criptografía post-cuántica resistente a la computación cuántica (por ejemplo, el uso de firmas digitales de una sola vez de Lamport , Winternitz o el árbol de Merkle );
• El desarrollo de una blockchain cuántica con una distribución de claves cuánticas.

Lo más probable es que la criptografía de resistencia cuántica aparezca antes que las computadoras cuánticas capaces de descifrarla. Algunos proyectos ya están trabajando en tecnologías que preparan la cadena de bloques para la computación cuántica. Por ejemplo, en agosto de 2019, la moneda criptomoneda Praxxis , resistente a la computación cuántica, ingresó al mercado.

Además, ya se han lanzado varias blockchains “resistentes a la cantidad”: QAN, QRL, IOTA, ArQit, HyperCash y Starkware. Trabajan en diferentes algoritmos basados en criptografía post-cuántica . Los principales son la criptografía basada en funciones hash, códigos de corrección de errores y enrejados. Por supuesto, ninguno de estos métodos ha sido probado para determinar su estabilidad antes de atacar una computadora cuántica real. Por lo tanto, su estabilidad cuántica es solo teórica.

Las computadoras cuánticas beneficiarán a blockchain

No vale la pena preocuparse de que las computadoras cuánticas estén a punto de romper la cadena de bloques. Debido a la complejidad del cifrado, la cantidad de claves y la evolución de la tecnología blockchain, las criptomonedas han ganado poco tiempo. Es suficiente desarrollar y probar soluciones. La amenaza de las computadoras cuánticas probablemente no será tan grave como se pensaba. Por el contrario, puede convertirse en un motor para el desarrollo de blockchain y beneficiarse de la tecnología. Las cadenas de bloques modernas realmente morirán, pero las nuevas tomarán su lugar, mucho más avanzadas.

Pasarán años antes de que pueda usar la computadora cuántica de Google para algo práctico, ya que hasta ahora es solo un experimento de laboratorio sin una aplicación real. No está claro cuánto tiempo tomará que las computadoras cuánticas sean comercialmente útiles. Y piratear el cifrado es una perspectiva aún más distante.

A corto plazo, no existe una amenaza real de piratear la criptografía blockchain por computadoras cuánticas. Para cuando una computadora cuántica se vuelva lo suficientemente poderosa como para poner en peligro la integridad de las cadenas de bloques actuales, los sistemas de seguridad pasarán a algoritmos robustos cuánticos. Blockchain está al menos una década por delante de las computadoras cuánticas. Las cadenas de bloques evolucionarán, por lo que es poco probable que la tecnología de computación cuántica amenace fundamentalmente su existencia.

Fecha de publicación 01/10/2019
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