Maneras en las que la Computación Cuántica Podría Amenazar a Blockchain

A medida que 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) impulsado por ella, enfrentan los desafíos presentados por la computación cuántica. La computación cuántica, avanzando a un ritmo rápido, utiliza los principios de la mecánica cuántica para forjar computadoras capaces de resolver problemas considerados demasiado intrincados para las computadoras clásicas o binarias.

Publicitada como la próxima era de la computación, destinada a superar a las supercomputadoras (que son computadoras clásicas que exhiben un rendimiento significativamente superior en comparación con las computadoras convencionales), las computadoras cuánticas tienen el potencial de cuestionar las normas de seguridad existentes debido a su dominio computacional. Su habilidad 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 contra criptomonedas y varias aplicaciones blockchain, a pesar de que la tecnología aún se encuentra en sus fases iniciales de desarrollo. 

En consecuencia, comprender qué hace que las computadoras cuánticas sean inmensamente potentes y discernir cómo podrían poner en peligro las aplicaciones impulsadas por blockchain en el futuro se vuelve imperativo. A medida que el ecosistema global de criptomonedas se balancea al borde de la aceptación mainstream, los desarrolladores y emprendedores deben navegar por territorios inexplorados en lo que respecta a los algoritmos criptográficos e innovar para mitigar las amenazas emanadas de la computación cuántica.

Los Principios de Funcionamiento de una Computadora Cuántica 

La principal diferencia entre las computadoras cuánticas y sus contrapartes clásicas o binarias reside en su enfoque para utilizar estados para representar números en cálculos complejos. Las computadoras clásicas emplean bits para codificar información en forma binaria (0 o 1), mientras que las computadoras cuánticas aprovechan los bits cuánticos, o «qubits», explotando propiedades como la superposición cuántica y el entrelazamiento para representar simultáneamente múltiples estados.

Considere el ejemplo básico de representar un número entre 0 y 255. Las computadoras clásicas requieren ocho bits para representar cualquier número dentro de este rango. En contraste, una computadora cuántica puede representar los 256 números a la vez utilizando ocho qubits.

Esta característica permite a las computadoras cuánticas considerar numerosas combinaciones y ejecutar cálculos intrincados a una velocidad que supera con creces las capacidades de incluso las supercomputadoras más avanzadas. Utilizando elementos superconductores que exhiben una resistencia extremadamente baja al flujo de electrones cuando se enfrían a temperaturas subcero, las computadoras cuánticas poseen inherentemente sensibilidad al calor, las ondas electromagnéticas e incluso la exposición al aire, lo que conduce a pérdidas computacionales en entornos subóptimos.

Por lo tanto, la próxima era de la computación podría bien estar anidada entre las capacidades de las computadoras clásicas actuales y las avanzadas computadoras cuánticas, a menos que se materialicen avances significativos en la creación de computadoras cuánticas adecuadas para el uso cotidiano.

IBM ha diseñado su Quantum System One, un sistema integrado de computación cuántica que cuenta con un procesador de 127 qubits. Sin embargo, con la computación cuántica progresando a un ritmo deslumbrante, la realización de una computadora cuántica de 1.000 qubits no está fuera de alcance.

IBM anticipa presentar un procesador de computadora cuántica de 1.121 qubits para 2023, lo cual se espera que haga factibles las aplicaciones a escala industrial y proporcione una capacidad computacional que supera vastamente la de la supercomputadora más potente del mundo.

¿Es la Criptomoneda Susceptible a Ataques de Computación Cuántica?

Anticipando la aparición de dispositivos de computación cuántica pura en el mercado, la ola inminente de computación probablemente sea impulsada por supercomputadoras aumentadas con tecnología cuántica, que amalgaman flujos de trabajo clásicos y cuánticos.

Estos dispositivos podrían poseer una capacidad computacional que oscila entre 50 y 1.000 qubits, particularmente a la luz del anuncio del IBM Quantum Osprey de 433 qubits el 9 de noviembre de 2022, ocurrido menos de un año después del debut del procesador Eagle de 127 qubits.

Dada la considerable potencia de las computadoras cuánticas actuales y su disponibilidad limitada, uno podría deducir fácilmente que aún 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 elusivo a menos que se diseñen técnicas avanzadas para la supresión de errores y se mejoren las velocidades computacionales sin problemas acompañantes.

Incluso explorando el escenario en el que la computación cuántica logra superar la criptografía que sustenta las criptomonedas, se necesitaría una cantidad astronómica de poder computacional para iniciar un ataque de almacenamiento, donde se toman como objetivo las direcciones de billetera con una clave pública para robar los fondos contenidos. Para una blockchain como la Red Ethereum, ejecutar tal ataque de almacenamiento requeriría más de 10 millones de qubits de poder computacional.

En el caso de un ataque de tránsito, donde un actor malicioso emplea un vasto poder de computación cuántica para secuestrar el control de las transacciones dentro del tiempo de bloque, la escala es significativamente mayor ya que implica apuntar a todos los nodos. Sin embargo, dado el imperativo de realizar el ataque antes de la adición de un nuevo bloque a la red blockchain, los atacantes están limitados a unos pocos minutos para Bitcoin y varios segundos para Ethereum para completar un ataque de tránsito.

Requerir miles de millones de qubits de poder de computación cuántica para llevar a cabo con éxito tal ataque, brinda a los desarrolladores de blockchain tiempo suficiente para concebir e implementar nuevos algoritmos de firma criptográfica que sean impermeables a los ataques cuánticos.

¿Está Bitcoin en Riesgo de Robo por Computadoras Cuánticas?

Romper la encriptación que protege a Bitcoin requeriría un despliegue inmenso de poder de computación cuántica, todo bajo la coordinación de una sola entidad que orquesta el robo.

Investigadores de la Universidad de Sussex indican que una computadora cuántica, con 1.900 millones de qubits de poder de procesamiento, sería necesaria para infiltrarse en la red de Bitcoin en un lapso de 10 minutos. Esta situación implica que los hackers necesitarían movilizar millones de computadoras cuánticas, un escenario que parece improbable en el futuro inmediato.

Si se despliega con un poder de computación reducido, ejecutar un ataque elongaría exponencialmente el tiempo requerido, proporcionando abundante oportunidad para desactivar los nodos afectados y rehabilitar la red. Aunque un ataque de almacenamiento parece más concebible, las criptomonedas, incluido Bitcoin, inevitablemente necesitarán iniciar modificaciones en el protocolo blockchain subyacente para contrarrestar tales eventualidades.

Aunque esta estrategia aún podría dejar las billeteras de Bitcoin vulnerables a futuros ataques, tales cambios son ostensiblemente más fáciles de implementar que introducir un nuevo algoritmo criptográfico. Bitcoin emplea actualmente el Algoritmo de Firma Digital de Curva Elíptica (ECDSA), una metodología criptográfica que cuenta con algoritmos de firma y verificación separados que utilizan la clave privada del usuario, la clave pública y la firma para asegurar que los fondos solo puedan ser gastados por ellos.

No obstante, las blockchains públicas exigen un consenso entre los usuarios importantes para sancionar cualquier enmienda a sus protocolos, lo que significa que incluso efectuar cambios en el protocolo de Bitcoin podría requerir más tiempo del previsto. Reconociendo la imperativa necesidad de software y soluciones criptográficas resistentes a la cuántica, numerosos proyectos dentro del ámbito de las criptomonedas persiguen ardientemente este objetivo.

El futuro de Bitcoin, en una era donde la computación cuántica ha permeado el mainstream, probablemente requerirá la transición a un sistema de libro mayor más avanzado y resistente a la cuántica, todo orquestado por un algoritmo criptográfico innovador.

¿Significa la Computación Cuántica el Fin para la Criptomoneda?

Las computadoras cuánticas están destinadas a revolucionar varios sectores al ayudar en simulaciones moleculares, fomentar el desarrollo de materiales eficientes en energía y medicamentos más potentes, y mejorar los catalizadores, beneficiando potencialmente a numerosas industrias manufactureras.

A pesar de que el motivo fundamental detrás de las computadoras cuánticas es la resolución de los problemas más perplejos del mundo, estas máquinas podrían ser aprovechadas para desatar el caos en las blockchains públicas y las redes de criptomonedas por entidades maliciosas.

Abordar la pregunta sobre la longevidad de blockchain frente a la computación cuántica requiere la evolución de la tecnología hacia un sistema de libro mayor resistente a la cuántica dentro de la próxima década. Esta evolución es imperativa principalmente porque las computadoras cuánticas podrían acumular suficiente poder para asaltar las criptomonedas en los próximos 10-15 años.

Una posible solución radica en amplificar los tamaños de las claves, aunque la viabilidad de duplicar perpetuamente los números de claves como contramedida contra computadoras cuánticas cada vez más fuertes aún está por determinarse.

Teorías criptográficas innovadoras, como la criptografía basada en retículos, donde el ruido matemático se integra en la encriptación para confundir a una computadora cuántica, y los algoritmos resistentes a la cuántica, que se basan en problemas matemáticos, están emergiendo como posibles caminos a seguir.

La última metodología está diseñada de tal manera que estanca tanto a las computadoras clásicas como a las cuánticas, manteniendo así su relevancia y seguridad en ambos dominios computacionales. Independientemente de si las criptomonedas incorporan retículos estructurados o algoritmos basados en hash, el factor pivotal será superar perpetuamente las capacidades de las computadoras cuánticas.

Por lo tanto, aunque la computación cuántica actualmente no representa una amenaza directa para las criptomonedas en su forma existente, se requerirá un esfuerzo unificado para introducir una serie de modificaciones que salvaguarden las estructuras de gobernanza descentralizada contra el peligro inminente de las supercomputadoras cuánticas.

¿Disrumpirán las Computadoras Cuánticas la Minería PoW?

Numerosas criptomonedas prevalentes, incluido Bitcoin, dependen de la minería de prueba de trabajo (PoW) para reforzar la seguridad de sus protocolos blockchain fundamentales. El enfoque PoW requiere que los participantes de la red, denominados mineros, se involucren en una búsqueda competitiva para ser los solucionadores principales de intrincados acertijos matemáticos, validando así nuevas transacciones en la blockchain. La criptomoneda, referida como recompensas de bloque, se otorga al vencedor de este concurso computacional.

Con el tiempo, una computadora cuántica podría acelerar exponencialmente la resolución de acertijos de minería en comparación con los aparatos de minería contemporáneos, permitiendo que aquellos que poseen capacidades de computación cuántica acumulen recompensas de minería prolíficamente. Además, les permite potencialmente dominar el proceso de verificación de transacciones al tomar el control de una fracción predominante del poder computacional de la red, un escenario reconocido como un ataque del 51%. 

Aunque algunos investigadores postulan que las computadoras cuánticas pueden no ejecutar factiblemente 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 dominio de la ciberseguridad y los activos digitales. Las computadoras cuánticas, con su profunda capacidad computacional, encarnan tanto un aliado sin precedentes como un posible adversario para las tecnologías blockchain y las criptomonedas. Aunque tienen el potencial de resolver algunos de los problemas más intrincados en varios campos, su capacidad para comprometer los sistemas criptográficos actualmente seguros es innegable. 

En consecuencia, la supervivencia de blockchain y las criptomonedas en un futuro dominado por la cuántica depende de la evolución proactiva de los algoritmos criptográficos y los mecanismos de seguridad que sean resilientes a las formidables capacidades de las máquinas cuánticas. La próxima década exige un esfuerzo colectivo serio de desarrolladores, criptógrafos y partes interesadas de la industria para innovar, adaptarse y salvaguardar los activos digitales descentralizados contra las amenazas cuánticas emergentes, asegurando la viabilidad y seguridad sostenidas de las criptomonedas y las tecnologías blockchain en un futuro entrelazado con la computación cuántica.