Comment l'informatique quantique pourrait menacer la blockchain

Même si la technologie blockchain émerge comme une innovation novatrice, les actifs numériques—tels que les cryptomonnaies et les jetons non fongibles (NFT)—ainsi que l'écosystème entier d'applications décentralisées (DApps) qu'elle alimente, font face aux défis présentés par l'informatique quantique. L'informatique quantique, qui progresse à un rythme rapide, utilise les principes de la mécanique quantique pour créer des ordinateurs capables de résoudre des problèmes jugés trop complexes pour les ordinateurs classiques ou binaires.

Présentée comme l'ère future de l'informatique, destinée à surpasser les supercalculateurs (qui sont des ordinateurs classiques affichant des performances nettement supérieures à celles des ordinateurs conventionnels), les ordinateurs quantiques ont le potentiel de remettre en question les normes de sécurité existantes en raison de leur domination computationnelle. Leur compétence à résoudre des problèmes hautement complexes pourrait également compromettre la perception actuelle de l'immutabilité de la technologie blockchain.

L'informatique quantique, avec son potentiel de déstabiliser les protocoles de sécurité numérique, pourrait aider les entités malveillantes à orchestrer des attaques contre les cryptomonnaies et diverses applications blockchain, malgré le fait que la technologie en soit encore à ses phases de développement initiales. 

Par conséquent, comprendre ce qui rend les ordinateurs quantiques immensément puissants et discerner comment ils pourraient menacer les applications basées sur la blockchain à l'avenir devient impératif. Alors que l'écosystème crypto mondial frôle l'acceptation grand public, les développeurs et les entrepreneurs doivent naviguer dans des territoires inexplorés concernant les algorithmes cryptographiques et innover pour atténuer les menaces émanant de l'informatique quantique.

Les principes de fonctionnement d'un ordinateur quantique 

La principale différence entre les ordinateurs quantiques et leurs homologues classiques ou binaires réside dans leur approche de l'utilisation des états pour représenter les nombres dans des calculs complexes. Les ordinateurs classiques utilisent des bits pour encoder l'information sous forme binaire (0 ou 1), tandis que les ordinateurs quantiques exploitent les bits quantiques, ou « qubits », en tirant parti de propriétés comme la superposition quantique et l'intrication pour représenter simultanément plusieurs états.

Prenons l'exemple basique de la représentation d'un nombre entre 0 et 255. Les ordinateurs classiques nécessitent huit bits pour représenter n'importe quel nombre dans cette plage. En revanche, un ordinateur quantique peut représenter les 256 nombres à la fois en utilisant huit qubits.

Cette caractéristique permet aux ordinateurs quantiques d'envisager de nombreuses combinaisons et d'exécuter des calculs complexes à une vitesse qui dépasse de loin les capacités même des supercalculateurs les plus avancés. En utilisant des éléments supraconducteurs qui présentent une résistance extrêmement faible au flux d'électrons lorsqu'ils sont refroidis à des températures sub-zéro, les ordinateurs quantiques possèdent intrinsèquement une sensibilité à la chaleur, aux ondes électromagnétiques et même à l'exposition à l'air, ce qui entraîne des pertes de calcul dans des environnements sous-optimaux.

Par conséquent, l'ère future de l'informatique pourrait bien se situer entre les capacités des ordinateurs classiques actuels et les ordinateurs quantiques avancés, à moins que des avancées significatives ne se matérialisent dans la création d'ordinateurs quantiques adaptés à un usage courant.

IBM a conçu son Quantum System One, un système informatique quantique intégré disposant d'un processeur à 127 qubits. Cependant, avec la progression fulgurante de l'informatique quantique, la réalisation d'un ordinateur quantique à 1 000 qubits n'est pas hors de portée.

IBM prévoit de dévoiler un processeur d'ordinateur quantique à 1 121 qubits d'ici 2023, qui devrait rendre les applications à l'échelle industrielle réalisables et fournir une capacité de calcul largement supérieure à celle du supercalculateur le plus puissant au monde.

Les cryptomonnaies sont-elles vulnérables aux attaques par informatique quantique ?

En anticipant l'émergence de dispositifs d'informatique quantique pure sur le marché, la vague imminente de l'informatique est susceptible d'être défendue par des supercalculateurs augmentés par le quantique, amalgamant les flux de travail classiques et quantiques.

De tels dispositifs pourraient posséder une capacité de calcul allant de 50 à 1 000 qubits, particulièrement à la lumière du dévoilement de l'IBM Quantum Osprey à 433 qubits le 9 novembre 2022, survenant moins d'un an après le lancement du processeur Eagle à 127 qubits.

Étant donné la puissance considérable des ordinateurs quantiques actuels et leur disponibilité limitée, on pourrait facilement déduire qu'il reste ample temps avant que les ordinateurs quantiques ne posent une menace tangible pour les cryptomonnaies.

Malgré le potentiel abondant présenté, atteindre un avantage quantique restera illusoire à moins que des techniques avancées de suppression d'erreurs ne soient conçues et que les vitesses de calcul soient améliorées sans problèmes accompagnatoires.

Même en explorant le scénario où l'informatique quantique parvient à surmonter la cryptographie sous-tendant les cryptomonnaies, une quantité astronomique de puissance de calcul serait nécessaire pour initier une attaque de stockage, dans laquelle les adresses de portefeuille avec une clé publique sont ciblées pour voler les fonds contenus. Pour une blockchain telle que le réseau Ethereum, exécuter une telle attaque de stockage nécessiterait plus de 10 millions de qubits de puissance de calcul.

Dans le cas d'une attaque de transit, dans laquelle un acteur malveillant utilise une vaste puissance de calcul quantique pour hijacker le contrôle des transactions dans le temps de bloc, l'échelle est significativement plus grande car elle implique de cibler tous les nœuds. Néanmoins, étant donné l'impératif de mener l'attaque avant l'ajout d'un nouveau bloc au réseau blockchain, les attaquants sont contraints à quelques minutes pour Bitcoin et plusieurs secondes pour Ethereum pour accomplir une attaque de transit.

Nécessitant des milliards de qubits de puissance de calcul quantique pour réussir une telle attaque, les développeurs de blockchain disposent de temps suffisant pour concevoir et mettre en œuvre de nouveaux algorithmes de signature cryptographique imperméables aux attaques quantiques.

Bitcoin est-il menacé par le vol d'ordinateurs quantiques ?

Briser le chiffrement qui protège Bitcoin nécessiterait un déploiement immense de puissance de calcul quantique, tout sous la coordination d'une seule entité orchestrant le vol.

Des chercheurs de l'Université de Sussex indiquent qu'un ordinateur quantique, disposant de 1,9 milliard de qubits de puissance de traitement, serait requis pour infiltrer le réseau Bitcoin en l'espace de 10 minutes. Cette situation implique que les pirates auraient besoin de mobiliser des millions d'ordinateurs quantiques—un scénario apparemment improbable dans un avenir proche.

Si déployé avec une puissance de calcul réduite, exécuter une attaque allongerait exponentiellement le temps requis, offrant ample opportunité de désactiver les nœuds affectés et de réhabiliter le réseau. Bien qu'une attaque de stockage semble plus concevable, les cryptomonnaies, y compris Bitcoin, devront inévitablement initier des modifications au protocole blockchain sous-jacent pour contrer de telles éventualités.

Bien que cette stratégie puisse encore rendre les portefeuilles Bitcoin vulnérables aux attaques futures, de tels changements sont ostensiblement plus faciles à mettre en œuvre que l'introduction d'un nouvel algorithme cryptographique. Bitcoin utilise actuellement l'Algorithme de Signature Numérique à Courbe Elliptique (ECDSA), une méthodologie cryptographique comportant des algorithmes de signature et de vérification distincts qui utilisent la clé privée de l'utilisateur, la clé publique et la signature pour assurer que les fonds ne puissent être dépensés que par eux.

Néanmoins, les blockchains publiques exigent un consensus parmi les utilisateurs importants pour sanctionner toute modification de leurs protocoles, ce qui signifie que même l'effet de changements au protocole de Bitcoin pourrait nécessiter plus de temps que prévu. Reconnaissant l'impératif pour des logiciels et des solutions cryptographiques résistants aux quantiques, de nombreux projets dans le domaine des cryptomonnaies poursuivent ardemment cet objectif.

L'avenir de Bitcoin, dans une ère où l'informatique quantique a pénétré le grand public, nécessitera probablement une transition vers un système de registre plus avancé et résistant aux quantiques, tout cela orchestré par un algorithme cryptographique révolutionnaire.

L'informatique quantique signifie-t-elle la fin des cryptomonnaies ?

Les ordinateurs quantiques sont destinés à révolutionner divers secteurs en aidant aux simulations moléculaires, favorisant le développement de matériaux économes en énergie et de médicaments plus puissants, et en améliorant les catalyseurs, bénéficiant ainsi potentiellement à de nombreuses industries manufacturières.

Malgré le motif fondamental derrière les ordinateurs quantiques étant la résolution des problèmes les plus perplexes de la planète, ces machines pourraient être exploitées pour déchaîner le chaos sur les blockchains publiques et les réseaux de cryptomonnaies par des entités malveillantes.

Répondre à la question de la longévité de la blockchain face à l'informatique quantique nécessite l'évolution de la technologie vers un système de registre résistant aux quantiques au cours de la prochaine décennie. Cette évolution est impérative principalement parce que les ordinateurs quantiques pourraient accumuler suffisamment de puissance pour assaillir les cryptomonnaies au cours des 10 à 15 prochaines années.

Une solution possible réside dans l'augmentation de la taille des clés, bien que la faisabilité d'une augmentation perpétuelle du nombre de clés en tant que contre-mesure contre des ordinateurs quantiques perpétuellement renforçant reste à déterminer.

Des théories cryptographiques innovantes, telles que la cryptographie basée sur les réseaux—où du bruit mathématique est intégré au chiffrement pour dérouter un ordinateur quantique—et les algorithmes résistants aux quantiques, qui sont fondés sur des problèmes mathématiques, émergent en tant que voies potentielles vers l'avenir.

La dernière méthodologie est conçue de telle manière qu'elle entrave à la fois les ordinateurs classiques et quantiques, maintenant ainsi sa pertinence et sa sécurité dans les deux domaines de calcul. Que les cryptomonnaies intègrent des réseaux structurés ou des algorithmes basés sur le hachage, le facteur clé sera de perpétuellement devancer les capacités des ordinateurs quantiques.

Par conséquent, bien que l'informatique quantique ne représente pas actuellement une menace directe pour les cryptomonnaies dans leur forme existante, un effort unifié sera nécessaire pour introduire une série de modifications qui protégeront les structures de gouvernance décentralisées contre le péril imminent des supercalculateurs quantiques.

Les ordinateurs quantiques perturberont-ils le minage par preuve de travail (PoW) ?

De nombreuses cryptomonnaies répandues, y compris le Bitcoin, dépendent du minage par preuve de travail (PoW) pour renforcer la sécurité de leurs protocoles de blockchain fondamentaux. L'approche PoW nécessite que les participants au réseau, appelés mineurs, s'engagent dans une course compétitive pour être les premiers à résoudre des énigmes mathématiques complexes, validant ainsi les nouvelles transactions sur la blockchain. La cryptomonnaie — appelée récompenses de bloc — est attribuée au vainqueur de ce concours informatique.

À terme, un ordinateur quantique pourrait accélérer exponentiellement la résolution des énigmes de minage par rapport aux appareils de minage contemporains, permettant à ceux qui disposent de capacités de calcul quantique d'accumuler des récompenses de minage de manière prolifique. De plus, cela leur permet potentiellement de dominer le processus de vérification des transactions en s'emparant d'une fraction prépondérante de la puissance de calcul du réseau, un scénario reconnu comme une attaque à 51 %. 

Bien que certains chercheurs estiment que les ordinateurs quantiques ne pourront pas exécuter une attaque à 51 % sur le Bitcoin avant au moins 2028, des preuves émergentes suggèrent qu'un tel événement pourrait se produire plus tôt.

Conclusion

L'intersection de l'informatique quantique et de la technologie blockchain révèle un nouveau champ de bataille dans le domaine de la cybersécurité et des actifs numériques. Les ordinateurs quantiques, avec leur puissance de calcul profonde, incarnent à la fois un allié sans précédent et un adversaire potentiel pour les technologies blockchain et les cryptomonnaies. Bien qu'ils aient le potentiel de résoudre certains des problèmes les plus complexes dans divers domaines, leur capacité à compromettre les systèmes cryptographiques actuellement sécurisés est indéniable. 

Par conséquent, la survie de la blockchain et des cryptomonnaies dans un avenir dominé par le quantique dépend de l'évolution proactive des algorithmes cryptographiques et des mécanismes de sécurité qui résistent aux capacités redoutables des machines quantiques. La prochaine décennie exige un effort collectif et sérieux de la part des développeurs, des cryptographes et des acteurs de l'industrie pour innover, s'adapter et protéger les actifs numériques décentralisés contre les menaces quantiques émergentes, garantissant ainsi la viabilité et la sécurité durables des cryptomonnaies et des technologies blockchain dans un avenir entrelacé avec l'informatique quantique.