L'informatique quantique peut-elle casser Bitcoin ?

Permettez-moi de commencer cette pièce avec un avertissement. Je n'ai pas un cerveau assez grand pour comprendre ce qu'est l'informatique quantique.

Cela dit, je suis super curieux de son impact potentiel sur Bitcoin et par conséquent, c'est quelque chose que j'ai passé un peu de temps à rechercher pendant mon temps libre récemment. Vous savez, "pour le plaisir". En toute honnêteté, j'ai passé une demi-journée dans un aéroport plus tôt ce mois-ci, alors qu'étais-je censé faire pour tuer le temps ?

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J'ai pensé que je rassemblerais un article en essayant de résumer mes recherches et d'expliquer ce qu'est l'informatique quantique, ainsi que ses implications pour Bitcoin, en termes simples afin que d'autres gens normaux comme moi - les scientifiques non prodigieux, si vous voulez - puissent le comprendre. Voici ce que j'ai trouvé.

Qu'est-ce que l'informatique quantique?

L'informatique quantique est une technologie en plein essor sans souci qui s'appuie sur la mécanique quantique pour résoudre des problèmes trop avancés pour les ordinateurs "normaux". Il traite de l'interaction et du mouvement des particules subatomiques, et il a évolué à un endroit que la plupart des scientifiques n'auraient jamais pu imaginer il y a encore quelques années.

Essentiellement, pensez à des ordinateurs super puissants qui sont capables de résoudre des énigmes mathématiques et cryptographiques extrêmement difficiles beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques d'aujourd'hui. Indice indice.

Qu'est-ce que cela a à voir avec Bitcoin?

Bitcoin est basé sur ce qu'on appelle la cryptographie asymétrique. Cela signifie qu'il fonctionne selon un principe appelé "fonction à sens unique". Il y a deux aspects essentiels à chaque portefeuille Bitcoin : une clé privée et une clé publique. Si vous avez une clé privée, vous pouvez facilement déduire la clé publique. Cependant - et c'est la partie cruciale - l'inverse n'est pas vrai, donc si vous avez la clé publique de quelqu'un, vous ne pouvez pas déduire sa clé privée. Par conséquent, "fonction à sens unique".

C'est logique. De toute évidence, Bitcoin serait inutile si vous pouviez récupérer la clé publique de quelqu'un (qui est disponible pour tous en ligne, pour la plupart), et en déduire sa clé privée, accédant ainsi à son portefeuille. Il n'y a aucun moyen de faire cela avec les ordinateurs d'aujourd'hui, car vous auriez besoin de passer au crible un nombre astronomique de calculs pour découvrir quelle est la clé privée.

Entrez dans les ordinateurs quantiques. Pensez à un ordinateur quantique comme le cerveau d'Albert Einstein et à un ordinateur normal comme mon maigre cerveau. Les choses qui sont complètement irréalisables pour moi sont tout à fait dans le domaine des possibilités pour M. Einstein. Et dans cette analogie, Einstein peut déchiffrer la clé privée.

Beaucoup pensent qu'il est inévitable que les ordinateurs quantiques progressent jusqu'à ce point. Au vu de leurs progrès ces dernières années, il serait difficile de parier contre. Par exemple, en 2019, Google affirmait dans un article (très attendu par les chercheurs) qu'elle avait développé un ordinateur quantique particulièrement avancé. Cet ordinateur était capable d'effectuer un calcul en 200 secondes qui prendrait environ 10,000 XNUMX ans à l'ordinateur classique le plus avancé d'aujourd'hui, connu sous le nom de Summit.

Avec Bitcoin, afin d'envoyer des bitcoins d'une adresse à une autre, l'expéditeur doit autoriser qu'il possède l'adresse (publique) où les fonds sont stockés. Pour ce faire, ils doivent fournir une signature numérique sous la forme de leur clé privée pour prouver que les fonds de cette adresse leur appartiennent. Avec un ordinateur quantique suffisamment puissant, quelqu'un qui possède votre clé publique pourrait déchiffrer le code pour obtenir votre clé privée, acquérant ainsi le pouvoir de falsifier la signature et de balayer tous vos bitcoins. Choc et horreur ! Point d'exclamation!

Mais attendez, cela ne signifie pas que les portefeuilles Bitcoin sont sur le point d'être piratés. Pas tous, du moins.

Les ordinateurs quantiques vont-ils cracker le Bitcoin ?

Les adresses Bitcoin, dans le but que nous examinons ici, peuvent être divisées en deux catégories. Cela semblera un peu complexe au début, mais soyez indulgent – ​​rappelez-vous que je ne viens pas non plus d'une formation en informatique, donc je vais faire simple et lier le tout.

La première des deux catégories d'adresses Bitcoin est appelée « clé publique payante » (p2pk). C'était le type d'adresse OG et donc la plupart des adresses de l'époque relèvent de cette catégorie. Cela inclut vos bitcoins, M. ou Mme Nakamoto – mais plus sur les implications de Satoshi plus tard.

Ces adresses p2pk sont les plus vulnérables lorsqu'il s'agit d'un avenir potentiel qui inclut des ordinateurs quantiques. La clé publique est directement accessible à partir de l'adresse du portefeuille et, ceci étant la blockchain, les adresses sont toutes visibles par tout le monde dans le monde.

Par exemple, this est l'adresse bitcoin de genèse de Bitcoin, la première adresse jamais créée. Satoshi Nakamoto – où que vous soyez, mon grand – a reçu 50 bitcoins en récompense pour l'avoir extrait le 3 janvier^rd 2009. Les 50 bitcoins n'ont jamais quitté l'adresse depuis. Et tout le monde peut déduire la clé publique de cette adresse.

(Oh, comme remarque amusante, comme vous pouvez le voir ci-dessous, il y a 68 bitcoins dans cette adresse, malgré le fait que Satoshi n'a gagné que 50 bitcoins pour l'avoir extrait. C'est parce que les gens ont envoyé des bitcoins à l'adresse au fil des ans pour montrer leur appréciation. pour ce que Satoshi a fait).

Satoshi a en fait extrait plus de 22,000 50 blocs de bitcoins avec une nouvelle adresse générée à chaque fois parce qu'il ou elle voulait rester aussi anonyme que possible. Avec 1 bitcoins à chacune de ces adresses (encore une fois, aucun n'a jamais bougé - empereur de la main de diamant), il y a environ XNUMX million de bitcoins supposés appartenir à Satoshi.

Mais de toute façon, revenons au point. Ce sont évidemment les premières adresses bitcoin et relèvent donc de la catégorie p2pk. Cela signifie que les adresses visibles publiquement, par exemple l'adresse de genèse comme indiqué ci-dessus - 1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa – tous ont leurs clés publiques pouvant être obtenues par n'importe qui dans le monde.

Et lorsqu'un ordinateur quantique arrivera, il pourra déchiffrer la clé privée de ces adresses à partir de ces clés publiques disponibles, et balayer tous les bitcoins. Le point crucial à retenir de cette section est que pour qu'une adresse Bitcoin soit compromise par un ordinateur quantique, il doit d'abord avoir une clé publique accessible.

Toutes les adresses sont-elles susceptibles d'être piratées par des ordinateurs quantiques ?

Heureusement, toutes les adresses ne relèvent pas de cette catégorie. La deuxième catégorie est un type d'adresse plus récent appelé "pay to public key hash" (p2pkh). Pour ces adresses, la clé publique ne peut pas être obtenue à partir de l'adresse. Au lieu de cela, la clé publique n'est révélée au monde que lorsqu'une transaction est effectuée en envoyant des fonds à partir de ce portefeuille.

Cela signifie que ces adresses sont impénétrables par les ordinateurs quantiques jusqu'à l'utilisateur envoie des fonds depuis ce portefeuille. Après cela, ils sont exactement comme les adresses p2pk de Satoshi ci-dessus - leurs clés publiques sont visibles dans le monde et elles sont vulnérables aux ordinateurs quantiques.

C'est pourquoi les puristes encouragent la réutilisation des adresses Bitcoin. En effet, si l'on est aussi sécurisé que possible, il ne faut jamais réutiliser la même adresse - mais beaucoup ne tiennent pas compte de ce conseil.

Alors, combien d'adresses Bitcoin les ordinateurs quantiques peuvent-ils craquer ?

Pour résumer la section précédente, deux types d'adresses bitcoin sont vulnérables à l'informatique quantique. Le premier est les adresses p2pk à l'ancienne, comme celles de Satoshi. La seconde est des adresses p2pkh réutilisées.

Deloitte publié une analyse évaluant le nombre d'adresses entrant dans ces catégories. Le graphique ci-dessous résume leurs conclusions.

Cela montre que les adresses p2pk de la vieille école dominaient dans les premières années. Les adresses p2pkh plus sécurisées ont été mises en ligne en 2010 et sont rapidement devenues le type d'adresse dominant. Une conclusion clé tirée est que le nombre de pièces contenues dans les adresses p2pk à l'ancienne semble être resté constant à environ 2 millions de bitcoins (9.5% de l'offre finale de 21 millions de bitcoins, dont plus de la moitié sont supposés appartenir à Satoshi ).

Je pense qu'il est juste de conclure en regardant les 2 millions de pièces stagnantes dans les adresses p2pk (ligne bleue) que celles-ci peuvent être attribuées aux premiers mineurs qui n'ont jamais vendu et beaucoup sont probablement des pièces perdues (encore une fois, la moitié d'entre elles sont celles de Satoshi) .

Les adresses p2pkh réutilisées (ligne violette) sont plus intéressantes, la deuxième catégorie vulnérable aux ordinateurs quantiques. Après avoir augmenté entre 2010 et 2014, il a diminué depuis et se situe désormais à environ 2.5 millions de pièces.

Cela signifie qu'un total de 4 à 4.5 millions de pièces (ligne pointillée rouge dans le graphique) sont vulnérables aux ordinateurs quantiques (2 millions d'adresses p2pk de la vieille école et 2.5 millions d'adresses p2pkh réutilisées). Cela représente plus de 20 % de l'offre finale.

Comment pouvez-vous réduire le risque de vol de Bitcoins ?

Il existe un type d'adresse qui est sûr : les adresses p2pkh qui n'ont jamais été utilisées pour envoyer des bitcoins ailleurs. D'un autre côté, une adresse p2pkh qui a déjà envoyé des bitcoins ailleurs, ainsi que les adresses p2pk (qu'elles aient envoyé des bitcoins ou non) sont vulnérables.

Ainsi, afin de protéger vos bitcoins, ils doivent être envoyés à une nouvelle adresse p2pkh. C'est le principal argument contre la menace de l'informatique quantique pour Bitcoin. Les croyants disent que les bitcoins peuvent simplement être transférés vers de nouvelles adresses p2pkh et qu'ils sont donc impénétrables. Ils ont raison.

Mais il ya un hic. Si vous avez perdu les clés privées de votre adresse, vous ne pouvez pas accéder à ces bitcoins et ils ne peuvent donc pas être déplacés. Cela signifie qu'ils seront des choix gratuits pour les pirates une fois que les ordinateurs quantiques seront en ligne.

Ainsi, alors que l'étude Deloitte a évalué le nombre d'adresses Bitcoin qui seraient vulnérables si les ordinateurs quantiques étaient mis en ligne aujourd'hui (21%), une question peut-être plus pertinente est de savoir combien de bitcoins sera toujours vulnérable à la menace des ordinateurs quantiques. Parce que quel que soit ce nombre, c'est le principal qui pose un risque systémique pour le réseau Bitcoin dans son ensemble.

Existe-t-il un risque systémique pour Bitcoin ?

Disons qu'un Albert Einstein du XXIe siècle se réveille demain et a soudainement un ordinateur quantique. Little Albert Junior balaie plus de 21% de l'offre totale de Bitcoin. Que se passe-t-il ensuite ?

Évidemment, le prix va baisser. Premièrement, l'offre augmente essentiellement car toutes les pièces perdues, y compris les 5% supposées appartenir à Satoshi, sont maintenant remises en circulation. Mais le prix baissera à cause de plus qu'un simple ajustement du côté de l'offre.

Tout le monde peut deviner où le prix atterrit, mais le mien est qu'il va presque à zéro. Comment convaincre un peuple que le Bitcoin – commercialisé depuis toujours comme la forme de monnaie la plus difficile à exister – a une énorme prise ?

L'argument devient alors "OK, nous pensions tous que c'était l'argent le plus difficile à exister, même si la technologie était défectueuse et que les ordinateurs se sont développés à un point tel qu'ils l'ont piraté, mais maintenant nous promettons qu'il est à nouveau sûr et que la technologie ne le cassera plus jamais ”.

Combien de personnes utiliseront Bitcoin dans ce scénario ? Pouvez-vous prévoir des sociétés du S&P 500 qui en détiennent dans leur bilan ? Y a-t-il d'autres pays qui le déclarent comme ayant cours légal ? Y a-t-il des fonds de pension qui y investissent ? Ce n'est pas seulement 20% de l'offre qui a disparu, tout le concert serait en hausse. Ce serait fini.

C'est pourquoi la réduction des 20% de bitcoins vulnérables doit se produire. Heureusement, il n'est pas prévu qu'Albert Einstein Jr aura son super ordinateur en ligne d'ici demain.

Pourquoi tout le monde ne se contente-t-il pas de transférer vers de nouvelles adresses p2pkh (impénétrables) ?

C'est la solution. Mais comme je l'ai dit, il existe des portefeuilles contenant des bitcoins dont leurs utilisateurs ont perdu les clés privées, ou sont morts, ou diverses autres raisons. Ces bitcoins ne peuvent pas être déplacés. Si Satoshi est mort, par exemple, ses pièces ne seront pas déplacées tant qu'un ordinateur quantique d'une puissance suffisante ne sera pas développé.

C'est ce qui a conduit l'expert en technologie blockchain Andreas Antolopoulos à déclarer ce qui suit :

Nous saurons quand l'informatique quantique existera lorsque les pièces de monnaie de Satoshi se déplaceront

Nous saurons quand l'informatique quantique existera lorsque les pièces de monnaie de Satoshi se déplaceront

Andréas Antolopoulos

Mais tout n'est pas perdu. Il existe, heureusement, une solution à ce problème, espérons-hypothétique-mais-en-réalité-un-jour-pas-hypothétique. Cette solution consiste à élaborer un plan au sein de la communauté Bitcoin pour forcer les gens à déplacer leurs bitcoins vers des adresses qui ne sont pas vulnérables. Deloitte suggère qu'un tel plan pourrait indiquer qu'"après une période prédéfinie (le temps permettant aux gens de déplacer leurs bitcoins vers des adresses sûres), les pièces dans des adresses dangereuses deviendraient inutilisables (techniquement, cela signifie que les mineurs ignoreront les transactions provenant de ces adresses) ”.

Ce serait une question incroyablement désordonnée et source de division, selon toute vraisemblance. Essayer de parvenir à un consensus au sein de la communauté serait un cauchemar et cela me rappelle la tristement célèbre période de guerre civile au sein de la communauté Bitcoin en 2017, qui a conduit à un "hard fork" et à la création de Bitcoin Cash.

Le Bitcoin est-il définitivement sûr s'il est transféré vers des adresses "impénétrables" ?

Hmm. Eh bien, il y a un autre problème. Une fois qu'une transaction est effectuée pour envoyer des fonds à partir d'un portefeuille, la clé publique devient disponible. Cela signifie alors qu'un ordinateur quantique peut casser la clé privée.

Mais il y a un délai entre le moment où une transaction est initiée et le moment où elle est confirmée par les mineurs. Les blocs Bitcoin sont minés toutes les dix minutes, ce qui signifie qu'il existe une fenêtre où la clé publique est disponible mais les fonds n'ont pas encore été transférés depuis un portefeuille.

Ainsi, si un attaquant pouvait obtenir la clé privée à partir de la clé publique dans ce délai, puis effectuer lui-même une transaction par laquelle il enverrait les mêmes bitcoins que vous essayez d'envoyer, mais à une adresse différente, et payerait des frais de minage plus élevés pour obtenir la priorité dans la file d'attente, les bitcoins pourraient être volés.

Donc, si jamais un ordinateur quantique arrive à un point où il peut casser une clé privée en moins de dix minutes - et cela entre dans un territoire de plus en plus mythique ici, je dois mettre en garde - alors tous les paris sont ouverts et théoriquement chaque transaction effectuée sur le réseau pourrait être piraté.  

Je m'en remets à Deloitte ici qui résume bien ce problème :

Les estimations scientifiques actuelles prédisent qu'un ordinateur quantique prendra environ 8 heures pour casser une clé RSA, et certains calculs spécifiques prédisent qu'une signature Bitcoin pourrait être piratée dans les minutes 30

Cela signifie que Bitcoin devrait être, en principe, résistant aux attaques quantiques (tant que vous ne réutilisez pas les adresses). Cependant, comme le domaine des ordinateurs quantiques en est encore à ses balbutiements, on ne sait pas à quelle vitesse un tel ordinateur quantique deviendra à l'avenir.

Si un ordinateur quantique se rapproche un jour de la barre des 10 minutes pour dériver une clé privée de sa clé publique, alors la blockchain Bitcoin sera intrinsèquement brisée

Itan Barmes & Bram Bosch, Deloitte

Conclusion

Les preuves indiquent que Bitcoin est sécurisé depuis de nombreuses années.

Les preuves indiquent également un monde futur où les ordinateurs quantiques existeront et où Bitcoin sera éventuellement vulnérable. Même dans le cas où cela se produirait, le réseau Bitcoin pourrait annuler la menace en effectuant un soft fork et en migrant vers un réseau avec une méthode de cryptage quantique sécurisée.

Le problème dans ce cas (je déteste être le porteur de plus de mauvaises nouvelles) est que cela causerait probablement de sérieux problèmes d'évolutivité, ce avec quoi le réseau se débat déjà.

Pour conclure, cela dépend de la façon dont la technologie évolue - à la fois avec l'informatique quantique et avec Bitcoin. La technologie évolue à une vitesse fulgurante. Un exemple en est cette discussion même, qui aurait été absurde il y a 20 ans, à la fois en ce qui concerne l'inévitabilité des ordinateurs quantiques mais aussi en ce qui concerne l'existence d'une monnaie numérique et de ce qu'on appelle une "blockchain".

Plus de recherche et de développement continu du côté du Bitcoin doivent être faits pour assurer son avenir contre la menace de l'informatique quantique. La communauté a parcouru un long chemin et Bitcoin évolue, malgré ce que de nombreux opposants soutiennent, donc c'est très possible.

Un monde où Bitcoin passe à un mécanisme de cryptographie post-quantique n'est pas plus absurde qu'un monde où existent des ordinateurs quantiques capables de casser des clés privées. Il faut juste espérer que le premier arrive le premier.

Merci d'avoir lu ma tentative de simplifier ce problème incroyablement complexe et spéculatif, et si vous avez des commentaires ou des commentaires (même des messages haineux !), N'hésitez pas à me contacter sur Twitter à @DanniiAshmore ou @InvezzPortal