Угроза квантовых вычислений: как легко разрушить шифрование криптовалют и что это значит для безопасности блокчейна

Исследования показывают, что квантовые вычисления могут гораздо легче разрушить шифрование, аналогичное биткойну, чем предполагалось ранее. Новый исследовательский документ, представленный сотрудником Google Quantum AI Крейгом Гидни, указывает на то, что для взлома широко используемого шифрования RSA может потребоваться в 20 раз меньше квантовых ресурсов, чем считалось прежде.

Хотя в исследовании не упоминаются биткойн или другие криптовалюты, оно направлено на методы шифрования, которые лежат в основе обеспечения безопасности крипто-кошельков и, в некоторых случаях, транзакций.

RSA — это алгоритм шифрования с открытым ключом, который используется для шифрования и расшифровки данных. Он основан на двух различных, но связанных ключах: открытом ключе для шифрования и закрытом ключе для расшифровки.

Хотя биткойн не использует RSA, он полагается на криптографию с эллиптическими кривыми (ECC). Однако и ECC может быть разрушена алгоритмом Шора — квантовым алгоритмом, разработанным для факторизации больших чисел или решения логарифмических задач, которые составляют основу криптографии с открытым ключом.

ECC — это способ блокировки и разблокировки цифровых данных с помощью математических расчетов, называемых кривыми (которые вычисляются только в одном направлении), вместо больших чисел. Представьте это как меньший ключ, который такой же прочный, как и более крупный.

Хотя ECC ключи размером 256 бит значительно более безопасны, чем RSA ключи размером 2048 бит, квантовые угрозы масштабируются нелинейно, и такие исследования, как работа Гидни, сжимают временные рамки, в течение которых такие атаки становятся осуществимыми.

«Я оцениваю, что целое число RSA размером 2048 бит может быть факторизовано менее чем за неделю квантовым компьютером с менее чем одним миллионом шумящих кубитов», — написал Гидни. Это было резким пересмотром от его работы 2019 года, в которой оценивалось, что для такого достижения потребуется 20 миллионов кубитов и понадобится восемь часов.

Стоит отметить: такой машины пока не существует. Самый мощный квантовый процессор IBM, Condor, имеет чуть более 1100 кубитов, а квантовый процессор Google, Sycamore, содержит 53 кубита.

Квантовые вычисления используют принципы квантовой механики, применяя квантовые биты или кубиты вместо традиционных битов. В отличие от битов, которые представляют либо 0, либо 1, кубиты могут одновременно представлять и 0, и 1 благодаря квантовым явлениям, таким как суперпозиция и запутанность. Это позволяет квантовым компьютерам выполнять множество расчетов одновременно, потенциально решая задачи, которые в настоящее время непосильны для классических компьютеров.

«Это сокращение в 20 раз по сравнению с нашей предыдущей оценкой», — сказал Гидни в сообщении.

Исследователи, такие как квантовая исследовательская группа Project 11, активно исследуют, могут ли даже ослабленные версии шифрования биткойна быть взломаны с помощью современных квантовых технологий.

Группа в начале этого года запустила общественный проект, предлагая 1 BTC (~85 000 долларов) любому, кто сможет взломать небольшие размеры ECC ключей — от 1 до 25 бит — с помощью квантового компьютера.

Цель состоит не в том, чтобы сломать биткойн сегодня, а в том, чтобы измерить, насколько близки текущие системы.