Modi in cui il calcolo quantistico potrebbe minacciare la blockchain

Anche mentre la tecnologia blockchain emerge come un'innovazione innovativa, gli asset digitali—come le criptovalute e i token non fungibili (NFT)—insieme all'intero ecosistema di applicazioni decentralizzate (DApps) da essa guidato, affrontano le sfide presentate dal calcolo quantistico. Il calcolo quantistico, avanzando a passo spedito, utilizza i principi della meccanica quantistica per forgiare computer in grado di risolvere problemi considerati troppo intricati per i computer classici o binari.

Presentati come l'era imminente del computing, destinati a superare i supercomputer (che sono computer classici che mostrano prestazioni significativamente superiori rispetto ai computer convenzionali), i computer quantistici hanno il potenziale di mettere in discussione le norme di sicurezza esistenti grazie alla loro dominanza computazionale. La loro capacità di risolvere problemi altamente complessi potrebbe anche compromettere la percezione prevalente dell'immutabilità della tecnologia blockchain.

Il computing quantistico, con il suo potenziale di destabilizzare i protocolli di sicurezza digitale, potrebbe aiutare entità maliziose a orchestrare attacchi contro le criptovalute e varie applicazioni blockchain, nonostante la tecnologia sia ancora nelle sue fasi iniziali di sviluppo. 

Di conseguenza, comprendere ciò che rende i computer quantistici immensamente potenti e discernere come potrebbero mettere a rischio le applicazioni basate su blockchain in futuro diventa imperativo. Mentre l'ecosistema globale delle criptovalute oscilla sull'orlo dell'accettazione mainstream, sviluppatori e imprenditori devono navigare in territori inesplorati per quanto riguarda gli algoritmi crittografici e innovare per mitigare le minacce emananti dal computing quantistico.

I principi di funzionamento di un computer quantistico 

La differenza principale tra i computer quantistici e i loro controparti classici o binarie risiede nel loro approccio all'utilizzo degli stati per rappresentare i numeri nei calcoli complessi. I computer classici impiegano bit per codificare le informazioni in forma binaria (0 o 1), mentre i computer quantistici sfruttano i bit quantistici, o "qubit", sfruttando proprietà come la sovrapposizione quantistica e l'entanglement per rappresentare simultaneamente più stati.

Prendiamo l'esempio base di rappresentare un numero tra 0 e 255. I computer classici richiedono otto bit per rappresentare qualsiasi numero all'interno di questo intervallo. Al contrario, un computer quantistico può rappresentare tutti i 256 numeri contemporaneamente utilizzando otto qubit.

Questa caratteristica consente ai computer quantistici di considerare numerose combinazioni ed eseguire calcoli intricati a una velocità che supera di gran lunga le capacità anche dei supercomputer più avanzati. Utilizzando elementi superconduttori che mostrano una resistenza estremamente bassa al flusso di elettroni quando raffreddati a temperature sub-zero, i computer quantistici possiedono intrinsecamente una sensibilità al calore, alle onde elettromagnetiche e persino all'esposizione all'aria, portando a perdite computazionali in ambienti subottimali.

Pertanto, l'era imminente del computing potrebbe ben risiedere tra le capacità degli attuali computer classici e i computer quantistici avanzati, a meno che non si verifichino progressi significativi nella creazione di computer quantistici adatti all'uso comune.

IBM ha progettato il suo Quantum System One, un sistema di computing quantistico integrato che vanta un processore da 127 qubit. Tuttavia, con il computing quantistico che progredisce a un ritmo vertiginoso, la realizzazione di un computer quantistico da 1.000 qubit non è fuori portata.

IBM prevede di svelare un processore di computer quantistico da 1.121 qubit entro il 2023, che dovrebbe rendere fattibili le applicazioni su scala industriale e fornire una capacità computazionale che supera vastamente quella del supercomputer più potente del mondo.

Le criptovalute sono vulnerabili agli attacchi del computing quantistico?

Anticipando l'emergere di dispositivi di computing quantistico puro sul mercato, l'onda imminente del computing è probabilmente guidata da supercomputer potenziati dal quantum, che fondono flussi di lavoro classici e quantistici.

Tali dispositivi potrebbero possedere una capacità computazionale che varia da 50 a 1.000 qubit, in particolare alla luce dello svelamento del 433-qubit IBM Quantum Osprey il 9 novembre 2022, avvenuto meno di un anno dopo l'esordio del processore Eagle da 127 qubit.

Data la considerevole potenza degli attuali computer quantistici e la loro disponibilità limitata, si potrebbe facilmente dedurre che rimanga molto tempo prima che i computer quantistici rappresentino una minaccia tangibile per le criptovalute.

Nonostante l'abbondante potenziale presentato, raggiungere un vantaggio quantistico rimarrà elusivo a meno che non vengano sviluppate tecniche avanzate per la soppressione degli errori e le velocità computazionali vengano aumentate senza problemi concomitanti.

Anche esplorando lo scenario in cui il computing quantistico riesce a superare la crittografia alla base delle criptovalute, sarebbe necessaria una quantità astronomica di potenza computazionale per innescare un attacco allo storage, in cui gli indirizzi dei portafogli con una chiave pubblica sono presi di mira per rubare i fondi racchiusi. Per una blockchain come la Rete Ethereum, eseguire un tale attacco allo storage richiederebbe più di 10 milioni di qubit di potenza computazionale.

Nel caso di un attacco in transito, in cui un attore malizioso impiega una vasta potenza di computing quantistico per dirottare il controllo delle transazioni all'interno del tempo del blocco, la scala è significativamente più ampia poiché coinvolge il targeting di tutti i nodi. Tuttavia, dato l'imperativo di condurre l'attacco prima dell'aggiunta di un nuovo blocco alla rete blockchain, gli attaccanti sono vincolati a pochi minuti per Bitcoin e diversi secondi per Ethereum per completare un attacco in transito.

Richiedendo miliardi di qubit di potenza di computing quantistico per attuare con successo un tale attacco, gli sviluppatori blockchain hanno tempo sufficiente per concepire e implementare nuovi algoritmi di firma crittografica che siano impermeabili agli attacchi quantistici.

Bitcoin è a rischio di furto da parte di computer quantistici?

Rompere la crittografia che protegge Bitcoin richiederebbe un'enorme distribuzione di potenza di computing quantistico, tutta sotto la coordinazione di un'unica entità che orchestra il furto.

I ricercatori dell'Università di Sussex indicano che un computer quantistico, brandendo 1,9 miliardi di qubit di potenza di elaborazione, sarebbe necessario per infiltrarsi nella rete Bitcoin entro un lasso di tempo di 10 minuti. Questa situazione implica che gli hacker dovrebbero mobilitare milioni di computer quantistici, uno scenario apparentemente implausibile nel prossimo futuro.

Se impiegato con una potenza di calcolo ridotta, eseguire un attacco allungherebbe esponenzialmente il tempo richiesto, fornendo ampia opportunità di disabilitare i nodi interessati e riabilitare la rete. Sebbene un attacco allo storage appaia più concepibile, le criptovalute, incluso Bitcoin, dovranno inevitabilmente avviare modifiche al protocollo blockchain sottostante per contrastare tali eventualità.

Sebbene questa strategia possa ancora rendere i portafogli Bitcoin vulnerabili ad attacchi futuri, tali modifiche sono apparentemente più facili da implementare rispetto all'introduzione di un nuovo algoritmo crittografico. Bitcoin utilizza attualmente l'Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA), una metodologia crittografica che presenta algoritmi di firma e verifica separati che utilizzano la chiave privata dell'utente, la chiave pubblica e la firma per garantire che i fondi possano essere spesi solo da loro.

Tuttavia, le blockchain pubbliche richiedono un consenso tra gli utenti significativi per approvare qualsiasi modifica ai loro protocolli, il che significa che anche l'effettuazione di modifiche al protocollo di Bitcoin potrebbe richiedere più tempo del previsto. Riconoscendo l'imperativo per il software e le soluzioni crittografiche resistenti al quantum, numerosi progetti nell'ambito delle criptovalute stanno perseguendo ardentemente questo obiettivo.

Il futuro di Bitcoin, in un'era in cui il computing quantistico ha permeato il mainstream, probabilmente richiederà la transizione a un sistema di registro più avanzato e resistente al quantum, tutto orchestrato da un algoritmo crittografico rivoluzionario.

Il computing quantistico segna la fine per le criptovalute?

I computer quantistici sono destinati a rivoluzionare vari settori aiutando nelle simulazioni molecolari, favorendo lo sviluppo di materiali efficienti dal punto di vista energetico e medicine più potenti, e migliorando i catalizzatori, beneficiando potenzialmente di numerose industrie manifatturiere.

Nonostante la motivazione fondamentale dietro i computer quantistici sia la risoluzione dei problemi più perplexi del mondo, queste macchine potrebbero essere sfruttate per scatenare il caos sulle blockchain pubbliche e sulle reti di criptovalute da parte di entità maliziose.

Affrontare la domanda sulla longevità della blockchain di fronte al computing quantistico richiede l'evoluzione della tecnologia in un sistema di registro resistente al quantum entro il prossimo decennio. Questa evoluzione è imperativa principalmente perché i computer quantistici potrebbero accumulare abbastanza potere per assalire le criptovalute nei prossimi 10-15 anni.

Una possibile soluzione risiede nell'ampliare le dimensioni delle chiavi, sebbene la fattibilità del raddoppio perpetuo dei numeri delle chiavi come misura di contrasto contro i computer quantistici sempre più potenti debba ancora essere accertata.

Teorie crittografiche innovative, come la crittografia basata su reticoli, in cui il rumore matematico è integrato nella crittografia per confondere un computer quantistico, e algoritmi resistenti al quantum, che si basano su problemi matematici, stanno emergendo come potenziali percorsi da seguire.

L'ultima metodologia è progettata in modo tale da ostacolare sia i computer classici che quelli quantistici, mantenendo così la sua rilevanza e sicurezza in entrambi i domini computazionali. Indipendentemente dal fatto che le criptovalute incorporino reticoli strutturati o algoritmi basati su hash, il fattore cruciale sarà superare costantemente le capacità dei computer quantistici.

Pertanto, sebbene il computing quantistico non rappresenti attualmente una minaccia diretta per le criptovalute nella loro forma esistente, sarà necessario uno sforzo unificato per introdurre una serie di modifiche che proteggeranno le strutture di governance decentralizzata dal pericolo imminente dei supercomputer quantistici.

I computer quantistici interromperanno il mining PoW?

Numerose criptovalute diffuse, incluso Bitcoin, dipendono dal mining proof-of-work (PoW) per rafforzare la sicurezza dei loro protocolli blockchain fondamentali. L'approccio PoW richiede che i partecipanti alla rete, chiamati miner, si impegnino in una competizione competitiva per essere i principali risolutori di intricati enigmi matematici, validando così le nuove transazioni sulla blockchain. La criptovaluta, nota come ricompense di blocco, viene assegnata al vincitore di questa gara computazionale.

Col tempo, un computer quantistico potrebbe accelerare esponenzialmente la risoluzione dei puzzle di mining rispetto agli attuali apparati di mining, consentendo a coloro che possiedono capacità di computing quantistico di accumulare ricompense di mining in modo prolifico. Inoltre, consente loro di potenzialmente dominare il processo di verifica delle transazioni assumendo il controllo di una frazione predominante della potenza computazionale della rete, uno scenario riconosciuto come un attacco del 51%. 

Sebbene alcuni ricercatori sostengano che i computer quantistici potrebbero non eseguire realisticamente un attacco del 51% su Bitcoin almeno fino al 2028, le prove emergenti suggeriscono che un tale evento potrebbe verificarsi prima.

Conclusione

L'intersezione tra computing quantistico e tecnologia blockchain rivela un nuovo campo di battaglia nel dominio della cybersecurity e degli asset digitali. I computer quantistici, con la loro profonda potenza computazionale, incarnano sia un alleato senza precedenti che un potenziale avversario per le tecnologie blockchain e le criptovalute. Sebbene abbiano il potenziale per risolvere alcuni dei problemi più intricati in vari campi, la loro capacità di compromettere i sistemi crittografici attualmente sicuri è innegabile. 

Pertanto, la sopravvivenza della blockchain e delle criptovalute in un futuro dominato dal quantum dipende dall'evoluzione proattiva degli algoritmi crittografici e dei meccanismi di sicurezza che sono resilienti alle formidabili capacità delle macchine quantistiche. Il prossimo decennio richiede un impegno sincero e collettivo da parte di sviluppatori, crittografi e stakeholder del settore per innovare, adattarsi e proteggere gli asset digitali decentralizzati dalle emergenti minacce quantistiche, garantendo la sostenibilità e la sicurezza delle criptovalute e delle tecnologie blockchain in un futuro intrecciato con il computing quantistico.