Czy komputer kwantowy zabije Bitcoina?

Prędzej zabije tradycyjne finanse. Od kilku dni pojawia się masa spekulacji na temat tego, czy komputer kwantowy będzie w stanie złamać bitcoina. Pytania te wywołane zostały przez najnowsze dzieło od Googla, czyli procesor kwantowy Willow. W tym artykule przedstawię Ci przede wszystkim podstawy kryptografii w BTC kontra możliwości współczesnych komputerów i procesorów kwantowych, a także udowodnię, dlaczego nie musisz się martwić o swoje BTC - no chyba, że trzymasz je na giełdzie lub rozpowiadasz seed znajomym ;)

Rok 2024 kończy się ze sporym przytupem w branży technologicznej i kryptowalutowej. Euforia miesza się ze strachem, ponieważ dopiero co świętowaliśmy przebicie przez BTC granicy 100 000 USD za monetę, a dziś w sieci pojawia się wiele tweetów/postów/wpisów na social mediach zwiastujących koniec kryptowalut z powodu przełomu od Google. Zaprezentowany 9 grudnia procesor kwantowy Willow faktycznie jest krokiem milowym w rozwoju procesorów i komputerów kwantowych. Procesor ten potrafi rozwiązywać problemy i zadania w czasie pięciu minut, podczas gdy najpotężniejsze klasyczne superkomputery (takie jak El Capitan z ponad 1 mln rdzeni CPU i 10 mln GPU) potrzebowałyby na to 10 kwadrylionów razy więcej czasu = 10^25 lat. Ile to 10 kwadrylionów? O tyle:

10 000 000 000 000 000 000 000 000

Kluczowym wyzwaniem, z którym zmierzyli się inżynierowie Google, było ograniczenie liczby błędów, które występują w procesie obliczeń kwantowych. W komputerach kwantowych liczba błędów rośnie wraz z liczbą kubitów. W nowym chipie Willow udało się zmniejszyć liczbę błędów do minimum, co stanowi kamień milowy w dziedzinie komputerów kwantowych. No dobrze, ale co z kryptowalutami? Kiedy komputer kwantowy zabije Bitcoina? Aby uspokoić wszystkich fanów i amatorów kryptowalut, warto na początku przytoczyć, czym jest ten specyficzny rodzaj komputera.

Klasyczny komputer, którego właśnie używasz (chyba, że czytasz to na smartfonie, ale to i tak niczego nie zmienia) działa na zasadzie przetwarzania danych w postaci bitów, które reprezentują tylko dwa stany, czyli 0 oraz 1. System binarny jest przewidywalny i oparty na logice, jednak ma swoje ograniczenia wynikające z samej charakterystyki bitów.

Z kolei komputery kwantowe wykorzystują mechanikę kwantową do przetwarzania danych, dzięki czemu mają gigantycznie większą moc obliczeniową w określonych zadaniach. Tak jak w klasycznym komputerze wszystko opiera się na bitach, tak w komputerze kwantowym to kubit jest podstawą. W przeciwieństwie do bitu, kubit może znajdować się w stanie 0,1 lub w stanie superpozycji (jednocześnie 0 i 1). Jeżeli kojarzysz eksperyment z Kotem Schrödingera, to właśnie na tej zasadzie działa superpozycja. Komputer kwantowy jest w stanie przetwarzać wiele możliwych stanów jednocześnie, co drastycznie zwiększa jego wydajność w zadaniach, takich jak optymalizacja, symulacje, czy rozwiązywanie skomplikowanych problemów.

Nie. A przynajmniej nie w perspektywie najbliższych dekad i już tłumaczę dlaczego. Jak dobrze wiesz (lub właśnie się dowiadujesz) BTC korzysta z algorytmu SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit). Algorytm generuje skrót (hash) z danych wejściowych o stałej długości,zaś hashowanie jest jednokierunkowe - na podstawie hasha nie można odtworzyć oryginalnych danych. Każdy blok w blockchainie Bitcoina zawiera hash poprzedniego bloku, co tworzy ciągłość i uniemożliwia modyfikację historii transakcji. 

Złamanie szyfrowania SHA-256, które stanowi fundament kryptografii Bitcoina, jest praktycznie niemożliwe dla współczesnych komputerów. Obecne superkomputery, mimo swojej ogromnej mocy obliczeniowej, potrzebowałyby tysięcy lat, aby przeprowadzić pełny atak brute force na to zabezpieczenie. Przykładowo, jeśli cała populacja Ziemi korzystałaby z 100 komputerów testujących bilion funkcji hashujących na sekundę, złamanie SHA-256 zajęłoby około 77 septylionów lat, co jest znacznie dłużej niż wiek wszechświata.

No dobrze, ale co jeśli do wykonania takiego ataku brute force wykorzystano by komputer kwantowy? Tutaj wszystko zależy od skali. Procesor Willow, który został ostatnio zaprezentowany przez Google, zawiera 105 fizycznych kubitów. Do złamania zabezpieczeń Bitcoina potrzebne jest pomiędzy 200 a 400 MILIONÓW kubitów. Próba zabicia BTC przez Willow może być porównywalna do otwierania zamku w drzwiach plastikowym widelcem. 

Choć komputer kwantowy, którym dysponujemy dzisiaj nie wyrządzi żadnej krzywdy tradycyjnym finansom, to rozwój tej technologii może być już spory zagrożeniem dla finansowego main-streamu. Banki opierają swoje zabezpieczenia na kryptografii asymetrycznej. Co więcej, są one centralnymi punktami przechowywania danych finansowych, co czyni jest atrakcyjnym celem ataku. Jeżeli jedna instytucja zostanie zhakowana, to konwekwencje mogą być katastrofalne nie tylko dla milionów klientów, ale także dla stabilności całego systemu finansowego. Centralizacja tradycyjnych finansów sprawia, że są one systemem naczyń połączonych, tak wrażliwym na duże ataki hakerskie. Banki muszą zatem przygotować się na systematyczne zwiększanie zabezpieczeń wraz ze wzrostem technologii napędzającej komputery kwantowe.

Choć obecnie zarówno tradycyjne media, jak i social media nieustannie przytaczają informacje na temat procesora Willow od Google, tak nie jest to ich pierwszy procesor kwantowy. Google ma na swoim koncie takie procesory kwantowe jak:

To osiągnięcia Google, ale okazuje się, że Chiny nie zamierzają pozostawiać na tym polu amerykanów samych. Chiny przedstawiły 8 grudnia procesor kwantowy z mocą 504 kubitów o nazwie Xiaohong. Nie zmienia to jednak faktu, że złamanie szyfrowania BTC zajmie jeszcze bardzo dużo czasu. Jeśli ogarnie Cię panika, przypomnij sobie te liczby - 504 vs 400 000 000.

Zdecydowanie nie. Obecnie komputery kwantowe wymagają ekstremalnie niskich temperatur, aby zachować stabilność kubitów. Większość tradycyjnych komputerów kwantowych pracuje w temperaturze zbliżonej do zera absolutnego (-273,15°C), ponieważ kubity w takich warunkach są mniej podatne na zakłócenia zewnętrzne. Superprzewodniki, które są wykorzystywane w wielu systemach kwantowych, zaczynają działać tylko w takich ekstremalnych warunkach​

Jednakże badania nad komputerami kwantowymi, które mogłyby działać w temperaturze pokojowej, są w toku. Naukowcy testują różne materiały, takie jak diamentowe centra NV, które mogą w teorii pozwolić na działanie komputerów kwantowych w bardziej sprzyjających warunkach. Nie zmienia to jednak faktu, że w iPhone 20 raczej na pewno nie znajdziesz procesora kwantowego ;)