Mesmo com a tecnologia blockchain emergindo como uma inovação promissora, os ativos digitais — como criptomoedas e tokens não fungíveis (NFTs) — juntamente com todo o ecossistema de aplicativos descentralizados (DApps) impulsionado por ela, enfrentam os desafios apresentados pela computação quântica. A computação quântica, avançando em ritmo acelerado, utiliza os princípios da mecânica quântica para criar computadores capazes de resolver problemas considerados complexos demais para computadores binários ou de inteligência artificial classic.
Comercializados como a era vindoura da computação, destinados a superar os supercomputadores (que são computadores classiccom desempenho significativamente superior aos computadores convencionais), os computadores quânticos têm o potencial de questionar as normas de segurança existentes devido ao seu domínio computacional. Sua capacidade de resolver problemas altamente complexos também pode comprometer a percepção predominante da imutabilidade da tecnologia blockchain.
A computação quântica, com seu potencial para desestabilizar protocolos de segurança digital, poderia auxiliar entidades maliciosas a orquestrar ataques contra criptomoedas e diversas aplicações de blockchain, apesar de a tecnologia ainda estar em seus estágios iniciais de desenvolvimento.
Consequentemente, compreender o que torna os computadores quânticos tão poderosos e discernir como eles podem comprometer aplicações baseadas em blockchain no futuro torna-se imperativo. À medida que o ecossistema cripto global se encontra à beira da aceitação generalizada, desenvolvedores e empreendedores devem navegar por territórios desconhecidos no que diz respeito a algoritmos criptográficos e inovar para mitigar as ameaças provenientes da computação quântica.
Os princípios de funcionamento de um computador quântico
A principal diferença entre os computadores quânticos e seus equivalentes classicde IA ou binários reside na abordagem de utilização de estados para representar números em cálculos complexos. Os computadores Classicde IA empregam bits para codificar informações em formato binário (0 ou 1), enquanto os computadores quânticos utilizam bits quânticos, ou “qubits”, explorando propriedades como superposição quântica e emaranhamento para representar simultaneamente múltiplos estados.
Considere o exemplo básico de representar um número entre 0 e 255. Os computadores de IA Classicrequerem oito bits para representar qualquer número dentro desse intervalo. Em contraste, um computador quântico pode representar todos os 256 números simultaneamente usando oito qubits.
Essa característica permite que os computadores quânticos considerem inúmeras combinações e executem cálculos complexos a uma velocidade que supera em muito as capacidades até mesmo dos supercomputadores mais avançados. Utilizando elementos supercondutores que exibem resistência extremamente baixa ao fluxo detron quando resfriados a temperaturas abaixo de zero, os computadores quânticos possuem, inerentemente, sensibilidade ao calor, às ondas eletromagnéticas e até mesmo à exposição ao ar, o que leva a perdas computacionais em ambientes subótimos.
Portanto, a era vindoura da computação poderá muito bem ficar situada entre as capacidades dos computadores classicatuais e os computadores quânticos avançados, a menos que ocorram avanços significativos na criação de computadores quânticos adequados para uso comum.
A IBM desenvolveu o Quantum System One, um sistema integrado de computação quântica com um processador de 127 qubits. No entanto, com o avanço da computação quântica em um ritmo impressionante, a criação de um computador quântico de 1.000 qubits não está fora de alcance.
A IBM prevê apresentar um processador de computador quântico de 1.121 qubits até 2023, que deverá viabilizar aplicações em escala industrial e fornecer uma capacidade computacional que supera em muito a do supercomputador mais potente do mundo.
As criptomoedas são suscetíveis a ataques de computação quântica?
Antecipando o surgimento de dispositivos de computação quântica pura no mercado, a próxima onda de computação provavelmente será impulsionada por supercomputadores com recursos quânticos, que combinam fluxos de trabalho de inteligência artificial classice quântica.
Esses dispositivos podem possuir uma capacidade computacional que varia de 50 a 1.000 qubits, especialmente considerando a apresentação do IBM Quantum Osprey de 433 qubits em 9 de novembro de 2022, menos de um ano após a estreia do processador Eagle de 127 qubits.
Considerando o poder considerável dos computadores quânticos atuais e sua disponibilidade limitada, pode-se facilmente deduzir que ainda há bastante tempo antes que os computadores quânticos representem uma ameaça tangível às criptomoedas.
Apesar do grande potencial apresentado, alcançar uma vantagem quântica continuará sendo algo inatingível, a menos que técnicas avançadas para supressão de erros sejam desenvolvidas e as velocidades computacionais sejam aprimoradas sem os problemas associados.
Mesmo explorando o cenário em que a computação quântica consiga superar a criptografia que sustenta as criptomoedas, uma quantidadetronde poder computacional seria necessária para instigar um ataque de armazenamento, no qual endereços de carteira com chave pública seriam alvos para roubar os fundos ali armazenados. Para uma blockchain como a rede Ethereum , executar tal ataque de armazenamento exigiria mais de 10 milhões de qubits de poder computacional.
No caso de um ataque de trânsito, em que um agente malicioso emprega vasto poder de computação quântica para assumir o controle das transações durante o tempo de bloco, a escala é significativamente maior, pois envolve o direcionamento a todos os nós. Contudo, dada a necessidade imperativa de realizar o ataque antes da adição de um novo bloco à rede blockchain, os atacantes têm à sua disposição apenas alguns minutos no Bitcoin e alguns segundos no Ethereum para concluir um ataque de trânsito.
Como são necessários bilhões de qubits de poder computacional quântico para executar com sucesso um ataque desse tipo, os desenvolvedores de blockchain têm tempo suficiente para conceber e implementar novos algoritmos de assinatura criptográfica que sejam imunes a ataques quânticos.
Bitcoin corre o risco de ser roubado por computadores quânticos?
Quebrar a criptografia que protege Bitcoin exigiria uma imensa implantação de poder computacional quântico, tudo sob a coordenação de uma única entidade orquestrando o roubo.
Pesquisadores da Universidade de Sussex indicam que um computador quântico, com 1,9 bilhão de qubits de poder de processamento, seria necessário para infiltrar a rede Bitcoin em apenas 10 minutos. Essa situação implica que hackers precisariam mobilizar milhões de computadores quânticos — um cenário aparentemente improvável em um futuro próximo.
Se implementada com capacidade computacional reduzida, a execução de um ataque aumentaria exponencialmente o tempo necessário, proporcionando ampla oportunidade para desativar os nós afetados e reabilitar a rede. Embora um ataque ao armazenamento pareça mais plausível, as criptomoedas, incluindo Bitcoin, inevitavelmente precisarão implementar modificações no protocolo blockchain subjacente para se protegerem contra tais eventualidades.
Embora essa estratégia ainda possa tornar as carteiras Bitcoin vulneráveis a ataques futuros, tais mudanças são aparentemente mais fáceis de implementar do que a introdução de um novo algoritmo criptográfico. Bitcoin atualmente utiliza o Algoritmo de Assinatura Digital de Curva Elíptica (ECDSA), uma metodologia criptográfica que apresenta algoritmos de assinatura e verificação separados, os quais utilizam a chave privada, a chave pública e a assinatura do usuário para garantir que os fundos possam ser gastos exclusivamente por ele.
No entanto, as blockchains públicas exigem consenso entre usuários relevantes para aprovar quaisquer alterações em seus protocolos, o que significa que mesmo mudanças no protocolo do Bitcoinpodem levar mais tempo do que o previsto. Reconhecendo a necessidade imperativa de softwares e soluções criptográficas resistentes à computação quântica, diversos projetos no universo das criptomoedas estãodentem alcançar esse objetivo.
O futuro do Bitcoin, numa era em que a computação quântica se tornou comum, provavelmente exigirá a transição para um sistema de registro mais avançado e resistente à computação quântica, tudo orquestrado por um algoritmo criptográfico inovador.
A computação quântica significa o fim das criptomoedas?
Os computadores quânticos têm o potencial de revolucionar diversos setores, auxiliando em simulações moleculares, fomentando o desenvolvimento de materiais energeticamente eficientes e medicamentos mais potentes, e aprimorando catalisadores, beneficiando assim inúmeras indústrias de manufatura.
Apesar da motivação fundamental por trás dos computadores quânticos ser a resolução dos problemas mais complexos do planeta, essas máquinas poderiam ser usadas por entidades maliciosas para semear o caos em blockchains públicas e redes de criptomoedas.
Para responder à questão da longevidade da blockchain diante da computação quântica, é necessário que a tecnologia evolua para um sistema de registro resistente à computação quântica na próxima década. Essa evolução é imprescindível, principalmente porque os computadores quânticos podem acumular poder computacional suficiente para ameaçar as criptomoedas nos próximos 10 a 15 anos.
Uma possível solução reside na ampliação do tamanho das chaves, embora a viabilidade de dobrar perpetuamente o número de chaves como uma contramedida contra computadores quânticos em constante aprimoramento ainda precise ser comprovada.
Teorias criptográficas inovadoras, como a criptografia baseada em reticulados — onde o ruídomaticé integrado à criptografia para confundir um computador quântico — e algoritmos resistentes à computação quântica, que são fundamentados em problemasmatic, estão surgindo como possíveis caminhos para o futuro.
A última metodologia é elaborada de forma a frustrar tanto os computadores de inteligência artificial classicquanto os quânticos, mantendo assim sua relevância e segurança em ambos os domínios computacionais. Independentemente de as criptomoedas incorporarem estruturas reticulares ou algoritmos baseados em hash, o fator crucial será superar perpetuamente as capacidades dos computadores quânticos.
Portanto, embora a computação quântica não represente atualmente uma ameaça direta às criptomoedas em sua forma atual, um esforço unificado será necessário para implementar um conjunto de modificações que protejam as estruturas de governança descentralizadas contra o perigo iminente dos supercomputadores quânticos.
Será que os computadores quânticos vão revolucionar a mineração PoW?
Inúmeras criptomoedas populares, incluindo Bitcoin , dependem da mineração por prova de trabalho (PoW) para reforçar a segurança de seus protocolos fundamentais de blockchain. A abordagem PoW exige que os participantes da rede, chamados de mineradores, se envolvam em uma competição para serem os melhores solucionadores de problemasmaticcomplexos, validando assim novas transações no blockchain. A criptomoeda — conhecida como recompensa de bloco — é concedida ao vencedor dessa competição computacional.
Com o tempo, um computador quântico poderá acelerar exponencialmente a resolução de problemas de mineração em comparação com os equipamentos de mineração contemporâneos, permitindo que aqueles que possuem capacidades de computação quântica acumulem recompensas de mineração de forma prolífica. Além disso, isso lhes permite potencialmente dominar o processo de verificação de transações, controlando uma fração predominante do poder computacional da rede, um cenário conhecido como ataque de 51%.
Embora alguns pesquisadores afirmem que os computadores quânticos podem não ser capazes de executar um ataque de 51% ao Bitcoin até pelo menos 2028, novas evidências sugerem que tal evento pode ocorrer antes.
Conclusão
A convergência entre a computação quântica e a tecnologia blockchain revela um novo campo de batalha no domínio da cibersegurança e dos ativos digitais. Os computadores quânticos, com sua profunda capacidade computacional, representam tanto um aliado semdentquanto um potencial adversário para as tecnologias blockchain e as criptomoedas. Embora possuam o potencial para resolver alguns dos problemas mais complexos em diversas áreas, sua capacidade de comprometer sistemas criptográficos atualmente seguros é inegável.
Consequentemente, a sobrevivência da blockchain e das criptomoedas em um futuro dominado pela computação quântica depende da evolução proativa de algoritmos criptográficos e mecanismos de segurança que sejam resilientes às formidáveis capacidades das máquinas quânticas. A próxima década exige um esforço coletivo e sério de desenvolvedores, criptógrafos e demais participantes do setor para inovar, adaptar e proteger os ativos digitais descentralizados contra as ameaças quânticas emergentes, garantindo a viabilidade e a segurança sustentáveis das criptomoedas e das tecnologias blockchain em um futuro intrinsecamente ligado à computação quântica.
