Postępy Google w komputerach kwantowych kierują uwagę na bezpieczeństwo starych bitcoinów

Postęp Google w dziedzinie komputerów kwantowych ponownie kieruje uwagę na bezpieczeństwo najstarszych bitcoinów. Układ Willow ma przygotowywać specjalne stany potrzebne do zaawansowanych obliczeń z około 40 razy mniejszą liczbą błędów niż wcześniej. To ważny krok w rozwiązywaniu jednego z problemów technicznych, które musiałyby zostać pokonane, zanim komputer kwantowy mógłby zagrozić portfelom kryptowalut.

Nie oznacza to jednak, że bitcoin można dziś złamać ani że atak stał się 40 razy tańszy. Wynik, opisany w czasopiśmie „Science”, dotyczy jednego elementu budowy przyszłych maszyn kwantowych. Nadal pozostaje wiele przeszkód związanych ze skalą, niezawodnością i szybkością działania.

Dlaczego stare bitcoiny mogą być bardziej narażone

Portfel bitcoinowy korzysta z klucza prywatnego, który pozwala zatwierdzać transakcje, oraz powiązanego z nim klucza publicznego. Sieć sprawdza za jego pomocą, czy transakcja została prawidłowo podpisana. W przypadku niektórych typów adresów klucz publiczny jest widoczny od początku, a w innych ujawnia się dopiero przy wydawaniu środków.

W zwykłych warunkach wyliczenie klucza prywatnego na podstawie publicznego jest praktycznie niewykonalne. Teoretycznie dostatecznie zaawansowany komputer kwantowy mógłby jednak wykorzystać algorytm Shora, by rozwiązać ten problem. Jeśli odzyskałby klucz prywatny, napastnik mógłby podpisać transakcję tak, jakby był właścicielem środków.

Najstarsze monety mogą być szczególnym przypadkiem, ponieważ ich klucze publiczne bywają widoczne w łańcuchu bloków od lat. Utrata frazy odzyskiwania lub klucza prywatnego uniemożliwia właścicielowi przeniesienie takich środków na bezpieczniejszy adres. Nie chroni ich również przechowywanie frazy w sejfie — potencjalny atakujący korzystałby z danych dostępnych w blockchainie.

W ostatnich miesiącach poruszyły się portfele, które przez długi czas pozostawały nieaktywne. 7 października przeniesiono 100,02 BTC wydobyte w 2010 roku, a w sierpniu aktywność odnotowano w sześciu portfelach nieużywanych od 2011–2014 roku. Same transfery nie dowodzą jednak, że ich właściciele obawiają się komputerów kwantowych — mogą wynikać również ze zmiany adresu, porządkowania środków lub planowanej sprzedaży.

Więcej o wycenie i strukturze rynku Bitcoina przeczytasz w artykule Bitcoin wart miliard dolarów – krytyczna analiza słabości struktury rynku według Deutsche Banku.

Przygotowanie obliczeń to kosztowna część zadania

Qubity, czyli podstawowe jednostki informacji w komputerach kwantowych, są podatne na zakłócenia. Błędy mogą powodować między innymi temperatura, drgania czy niepożądane sygnały. Zwiększanie liczby qubitów stwarza przy tym więcej okazji do wystąpienia problemów.

Jednym ze sposobów ograniczania błędów jest łączenie wielu fizycznych qubitów w grupy, które wspólnie wykrywają i korygują pomyłki. Tak powstają bardziej stabilne jednostki, nazywane qubitami logicznymi. Do części obliczeń potrzebują one również specjalnie przygotowanych stanów kwantowych, określanych jako „magiczne stany”.

Takie stany są zużywane podczas obliczeń, więc komputer musi stale wytwarzać kolejne. Oznacza to, że część sprzętu jest zajęta przygotowaniem zasobów, zamiast wykonywać właściwe obliczenia. Właśnie ten etap Google próbuje usprawnić metodą zwaną cultivation: układ przygotowuje stan, sprawdza go, a nieudane próby odrzuca.

Google podało, że stany, które przeszły kontrolę, osiągnęły wierność na poziomie około 99,99 proc. Nie oznacza to jednak, że niemal każda próba kończy się sukcesem — zachowano zaledwie około 8 proc. przygotowanych stanów. Naukowcy wskazują, że trzeba jeszcze zwiększyć skalę procesu i sprawdzić, czy można go skutecznie wykorzystywać podczas dłuższych obliczeń.

Wyniki badań kwantowych często brzmią bardziej alarmująco, niż wynika to z ich praktycznego znaczenia. Warto odróżniać postęp w rozwiązywaniu pojedynczego problemu technicznego od możliwości przeprowadzenia kompletnego ataku. W przypadku Bitcoina kluczowe pozostają skala, stabilność i szybkość działania przyszłych komputerów.

Co wyniki mówią o zagrożeniu dla Bitcoina

W marcu Google szacowało, że przyszły komputer kwantowy oparty na nadprzewodzących qubitach mógłby złamać kryptografię portfeli Bitcoina i Ethereum, korzystając z mniej niż 500 tys. fizycznych qubitów — przy określonych założeniach dotyczących sprzętu. We wrześniu opisywano z kolei badania, które ograniczały nakład pracy potrzebny do wykonania jednego z elementów takiego ataku.

Nowy eksperyment dotyczy innego wąskiego gardła: zapewnienia komputerowi wystarczającej liczby odpowiednio przygotowanych stanów. Nie można więc po prostu pomnożyć wcześniejszych szacunków przez 40. Marcowe wyliczenia Google zakładały już wydajną metodę ich wytwarzania, a badanie Willow sprawdza część rozwiązań technicznych związanych z takim podejściem.

Według jednego z modelowanych scenariuszy atak musiałby po ujawnieniu klucza publicznego trwać około dziewięciu minut. W tym czasie maszyna potrzebowałaby około 500 tys. wiarygodnych magicznych stanów na sekundę. Wynik Google przybliża badaczy do rozwiązania problemu ich produkcji, ale nie dowodzi, że istnieje już sprzęt zdolny do przeprowadzenia takiego ataku.

Przełom Willow warto więc traktować jako sygnał postępu w inżynierii kwantowej, a nie zapowiedź natychmiastowego zagrożenia dla Bitcoina. Do praktycznego ataku potrzebne byłyby znacznie większe, stabilniejsze i wydajniejsze systemy. Jednocześnie przypadek starych, publicznie widocznych kluczy pokazuje, dlaczego przygotowania do kryptografii odpornej na komputery kwantowe mogą mieć znaczenie z dużym wyprzedzeniem.