Aunque la tecnología blockchain emerge como una innovación novedosa, los activos digitales —como las criptomonedas y los tokens no fungibles (NFT)—, junto con todo el ecosistema de aplicaciones descentralizadas (DApps) que la impulsa, se enfrentan a los desafíos que presenta la computación cuántica. Esta, que avanza a un ritmo acelerado, utiliza los principios de la mecánica cuántica para crear computadoras capaces de resolver problemas considerados demasiado complejos para las computadoras binarias o de inteligencia artificial classic.
Consideradas como la próxima era de la informática, destinadas a superar a las supercomputadoras (computadoras de inteligencia classiccon un rendimiento significativamente superior al de las computadoras convencionales), las computadoras cuánticas tienen el potencial de cuestionar las normas de seguridad existentes gracias a su dominio computacional. Su capacidad para resolver problemas altamente complejos también podría poner en peligro la percepción predominante de la inmutabilidad de la tecnología blockchain.
La computación cuántica, con su potencial para desestabilizar los protocolos de seguridad digital, podría ayudar a entidades maliciosas a orquestar ataques a criptomonedas y diversas aplicaciones blockchain, a pesar de que la tecnología aún se encuentra en sus fases iniciales de desarrollo.
Por consiguiente, comprender qué hace que las computadoras cuánticas sean tan potentes y discernir cómo podrían poner en peligro las aplicaciones basadas en blockchain en el futuro se vuelve imperativo. A medida que el ecosistema criptográfico global se tambalea al borde de su aceptación generalizada, los desarrolladores y emprendedores deben explorar territorios inexplorados en lo que respecta a los algoritmos criptográficos e innovar para mitigar las amenazas que emanan de la computación cuántica.
Los principios de funcionamiento de una computadora cuántica
La principal diferencia entre las computadoras cuánticas y sus contrapartes classicde IA o binarias reside en su enfoque para utilizar estados para representar números en cálculos complejos. Las computadoras Classicde IA emplean bits para codificar información en formato binario (0 o 1), mientras que las computadoras cuánticas utilizan bits cuánticos, o "cúbits", aprovechando propiedades como la superposición y el entrelazamiento cuántico para representar simultáneamente múltiples estados.
Consideremos el ejemplo básico de representar un número entre 0 y 255. Las computadoras IA Classicrequieren ocho bits para representar cualquier número dentro de este rango. En cambio, una computadora cuántica puede representar los 256 números a la vez utilizando ocho cúbits.
Esta característica permite a las computadoras cuánticas considerar numerosas combinaciones y ejecutar cálculos complejos a una velocidad que supera con creces las capacidades incluso de las supercomputadoras más avanzadas. Al utilizar elementos superconductores que presentan una resistencia extremadamente baja al flujotron cuando se enfrían a temperaturas bajo cero, las computadoras cuánticas poseen una sensibilidad inherente al calor, las ondas electromagnéticas e incluso la exposición al aire, lo que provoca pérdidas computacionales en entornos subóptimos.
Por lo tanto, la próxima era de la informática bien podría ubicarse entre las capacidades de las computadoras intelectuales classicactuales y las computadoras cuánticas avanzadas, a menos que se materialicen avances significativos en la creación de computadoras cuánticas adecuadas para el uso común.
IBM ha diseñado su Quantum System One, un sistema integrado de computación cuántica con un procesador de 127 cúbits. Sin embargo, dado el vertiginoso progreso de la computación cuántica, la creación de una computadora cuántica de 1000 cúbits no está fuera de nuestro alcance.
IBM espera presentar un procesador de computadora cuántica de 1.121 qubits para 2023, que se espera que haga viables las aplicaciones a escala industrial y proporcione una capacidad computacional que supere ampliamente la de la supercomputadora más potente del mundo.
¿Son las criptomonedas susceptibles a los ataques de computación cuántica?
Anticipando la aparición de dispositivos de computación cuántica pura en el mercado, es probable que la inminente ola de computación sea liderada por supercomputadoras aumentadas cuánticamente, que fusionen los flujos de trabajo classicde inteligencia artificial y cuántica.
Estos dispositivos podrían tener una capacidad computacional de entre 50 y 1.000 qubits, particularmente a la luz de la presentación del IBM Quantum Osprey de 433 qubits el 9 de noviembre de 2022, que ocurre menos de un año después del debut del procesador Eagle de 127 qubits.
Dado el considerable poder de las computadoras cuánticas actuales y su disponibilidad restringida, se podría deducir fácilmente que todavía queda mucho tiempo antes de que las computadoras cuánticas representen una amenaza tangible para las criptomonedas.
A pesar del abundante potencial presentado, lograr una ventaja cuántica seguirá siendo difícil a menos que se diseñen técnicas avanzadas para la supresión de errores y se mejoren las velocidades de cálculo sin los problemas que ello conlleva.
Incluso explorando el escenario en el que la computación cuántica logra superar la criptografía que sustenta las criptomonedas, se necesitaría una cantidadtronde potencia computacional para instigar un ataque de almacenamiento, en el que se atacaran direcciones de billetera con una clave pública para robar los fondos incluidos. Para una cadena de bloques como la red Ethereum , ejecutar un ataque de almacenamiento de este tipo requeriría más de 10 millones de cúbits de potencia computacional.
En el caso de un ataque de tránsito, en el que un actor malicioso emplea una gran potencia de computación cuántica para secuestrar el control de las transacciones dentro del tiempo de bloque, la escala es significativamente mayor, ya que implica atacar a todos los nodos. Sin embargo, dada la necesidad de ejecutar el ataque antes de la adición de un nuevo bloque a la red blockchain, los atacantes se ven limitados a unos pocos minutos para Bitcoin y varios segundos para Ethereum para llevar a cabo un ataque de tránsito.
Al requerir miles de millones de qubits de potencia de computación cuántica para ejecutar con éxito un ataque de este tipo, los desarrolladores de blockchain tienen tiempo suficiente para concebir e implementar nuevos algoritmos de firma criptográfica que sean inmunes a los ataques cuánticos.
¿Está Bitcoin en riesgo de ser robado por una computadora cuántica?
Romper el cifrado que protege Bitcoin requeriría un inmenso despliegue de potencia de computación cuántica, todo bajo la coordinación de una única entidad que orquestara el robo.
Investigadores de la Universidad de Sussex indican que se necesitaría una computadora cuántica con 1.900 millones de cúbits de potencia de procesamiento para infiltrarse en la red Bitcoin en tan solo 10 minutos. Esta situación implica que los hackers necesitarían movilizar millones de computadoras cuánticas, un escenario aparentemente improbable en un futuro próximo.
Si se implementa con una potencia computacional reducida, ejecutar un ataque prolongaría exponencialmente el tiempo requerido, lo que ofrecería una amplia oportunidad para desactivar los nodos afectados y rehabilitar la red. Si bien un ataque de almacenamiento parece más concebible, las criptomonedas, incluido Bitcoin, inevitablemente necesitarán implementar modificaciones en el protocolo blockchain subyacente para contrarrestar tales eventualidades.
Aunque esta estrategia aún podría hacer que las billeteras Bitcoin sean vulnerables a futuros ataques, estos cambios son aparentemente más fáciles de implementar que la introducción de un nuevo algoritmo criptográfico. Bitcoin actualmente emplea el Algoritmo de Firma Digital de Curva Elíptica (ECDSA), una metodología criptográfica con algoritmos separados de firma y verificación que utilizan la clave privada, la clave pública y la firma del usuario para garantizar que los fondos solo puedan ser utilizados por él.
Sin embargo, las cadenas de bloques públicas exigen el consenso de los usuarios principales para aprobar cualquier modificación a sus protocolos, lo que significa que incluso implementar cambios en el protocolo de Bitcoinpodría requerir más tiempo del previsto. Reconociendo la necesidad de software resistente a la tecnología cuántica y soluciones criptográficas, numerosos proyectos en el ámbito de las criptomonedas persiguendenteste objetivo.
El futuro de Bitcoin, en una era en la que la computación cuántica se ha generalizado, probablemente requerirá una transición a un sistema de contabilidad más avanzado y resistente a la computación cuántica, todo orquestado por un algoritmo criptográfico innovador.
¿Significa la computación cuántica el fin de las criptomonedas?
Las computadoras cuánticas seguramente revolucionarán diversos sectores al ayudar en las simulaciones moleculares, impulsar el desarrollo de materiales energéticamente eficientes y medicamentos más potentes y mejorar los catalizadores, lo que podría beneficiar a numerosas industrias manufactureras.
A pesar de que el motivo fundamental detrás de las computadoras cuánticas es la resolución de los problemas más desconcertantes del mundo, estas máquinas podrían ser utilizadas para desatar el caos en las cadenas de bloques públicas y las redes de criptomonedas por entidades maliciosas.
Abordar la cuestión de la longevidad de la cadena de bloques frente a la computación cuántica requiere la evolución de la tecnología hacia un sistema de registro cuántico resistente en la próxima década. Esta evolución es imperativa principalmente porque las computadoras cuánticas podrían acumular suficiente potencia para superar a las criptomonedas en los próximos 10 a 15 años.
Una posible solución consiste en aumentar el tamaño de las claves, aunque aún queda por determinar la viabilidad de duplicar permanentemente los números de claves como contramedida contra el fortalecimiento permanente de las computadoras cuánticas.
Están surgiendo como posibles caminos a seguir teorías criptográficas innovadoras, como la criptografía basada en redes (en la que se integra ruidomatical cifrado para desconcertar a una computadora cuántica) y algoritmos resistentes a lo cuántico, que se basan en problemasmatic.
Esta última metodología está diseñada de tal manera que obstaculiza tanto la IA classiccomo las computadoras cuánticas, manteniendo así su relevancia y seguridad en ambos dominios computacionales. Independientemente de si las criptomonedas incorporan redes estructuradas o algoritmos basados en hash, el factor crucial será superar constantemente las capacidades de las computadoras cuánticas.
Por lo tanto, si bien la computación cuántica actualmente no representa una amenaza directa para las criptomonedas en su forma actual, será necesario un esfuerzo unificado para introducir un conjunto de modificaciones que salvaguarden las estructuras de gobernanza descentralizadas contra el peligro inminente de las supercomputadoras cuánticas.
¿Las computadoras cuánticas revolucionarán la minería PoW?
Numerosas criptomonedas prevalentes, como Bitcoin , dependen de la minería de prueba de trabajo (PoW) para reforzar la seguridad de sus protocolos fundamentales de blockchain. El enfoque PoW exige que los participantes de la red, denominados mineros, compitan para ser los mejores solucionadores de complejos problemasmatic, validando así nuevas transacciones en la blockchain. Las criptomonedas, conocidas como recompensas por bloque, se otorgan al ganador de esta competencia computacional.
Con el tiempo, una computadora cuántica podría acelerar exponencialmente la resolución de problemas de minería en comparación con los dispositivos de minería contemporáneos, lo que permitiría a quienes poseen capacidades de computación cuántica acumular abundantes recompensas mineras. Además, les permite dominar potencialmente el proceso de verificación de transacciones al controlar una fracción predominante de la potencia computacional de la red, un escenario conocido como un ataque del 51%.
Si bien algunos investigadores postulan que las computadoras cuánticas podrían no ejecutar un ataque del 51% en Bitcoin hasta al menos 2028, la evidencia emergente sugiere que tal evento podría ocurrir antes.
Conclusión
La intersección de la computación cuántica y la tecnología blockchain revela un nuevo campo de batalla en el ámbito de la ciberseguridad y los activos digitales. Las computadoras cuánticas, con su profunda capacidad computacional, representan tanto un aliado sindentcomo un adversario potencial para las tecnologías blockchain y las criptomonedas. Si bien tienen el potencial de resolver algunos de los problemas más complejos en diversos campos, su capacidad para comprometer los sistemas criptográficos actualmente seguros es innegable.
En consecuencia, la supervivencia de la cadena de bloques y las criptomonedas en un futuro dominado por la computación cuántica depende de la evolución proactiva de algoritmos criptográficos y mecanismos de seguridad resilientes a las formidables capacidades de las máquinas cuánticas. La próxima década exige un esfuerzo colectivo y serio por parte de desarrolladores, criptógrafos y actores del sector para innovar, adaptar y proteger los activos digitales descentralizados contra las amenazas cuánticas emergentes, garantizando así la viabilidad y seguridad sostenidas de las criptomonedas y las tecnologías de cadena de bloques en un futuro entrelazado con la computación cuántica.
