Komputasi kuantum untuk menjalankan model ekonomi pada adopsi crypto

Dengan banyak akun, komputasi kuantum (QC), yang menggunakan "putaran" atom alih-alih muatan listrik untuk mewakili biner 1 dan 0, berkembang pada tingkat eksponensial. Jika QC dapat direalisasikan dalam skala besar, ini bisa menjadi keuntungan bagi masyarakat manusia, membantu meningkatkan hasil panen, merancang obat yang lebih baik, dan merekayasa pesawat terbang yang lebih aman, di antara manfaat lainnya. 

Sektor crypto juga bisa mendapat untung. Baru minggu lalu, misalnya, proyek yang ditugaskan oleh Bank of Canada mensimulasikan adopsi cryptocurrency di antara organisasi keuangan Kanadamenggunakan komputasi kuantum . 

“Kami ingin menguji kekuatan komputasi kuantum pada kasus penelitian yang sulit dipecahkan menggunakan teknik komputasi klasik,” kata Maryam Haghighi, direktur ilmu data di Bank of Canada, dalam siaran pers. 

Tetapi, yang lain khawatir bahwa komputasi kuantum, mengingat kekuatan "kekuatan kasar" yang luar biasa, juga dapat memecahkan struktur kriptografi blockchain, yang telah melayani Bitcoin (BTC ) dengan baik sejak awal. Memang, beberapa orang mengatakan bahwa hanya masalah waktu sebelum komputer kuantum dapat mengidentifikasi bilangan prima yang sangat besar yang merupakan konstituen kunci dari kunci pribadi BTC — dengan asumsi tidak ada penanggulangan yang dikembangkan. 

Sejalan dengan ini, makalah yang baru diterbitkandihitung berapa banyak kekuatan kuantum yang diperlukan untuk menduplikasi kunci pribadi BTC, yaitu, "jumlah qubit fisik yang diperlukan untuk memecahkan kunci enkripsi kurva eliptik 256-bit dalam jaringan Bitcoin," seperti yang dijelaskan oleh penulis makalah, yang terkait dengan Universitas Sussex. 

Yang pasti, ini bukan tugas yang mudah. Algoritme Bitcoin yang mengonversi kunci publik menjadi kunci pribadi adalah "satu arah", yang berarti mudah untuk membuat kunci publik dari kunci pribadi tetapi hampir tidak mungkin untuk mendapatkan kunci pribadi dari kunci publik menggunakan komputer saat ini. 

Selain itu, ini semua harus dilakukan dalam waktu sekitar 10 menit, jumlah rata-rata waktu kunci publik terbuka atau rentan di jaringan Bitcoin. Ini juga mengasumsikan bahwa kunci publik identik dengan alamat BTC, seperti kebanyakan di hari-hari awal Bitcoin sebelum menjadi praktik umum untuk menggunakan algoritme KECCAK untuk "mencirikan" kunci publik untuk menghasilkan alamat BTC. Diperkirakan sekitar seperempat Bitcoin yang ada menggunakan kunci publik tanpa hash.

Mengingat kendala ini, penulis memperkirakan bahwa 1,9 miliar qubit diperlukan untuk menembus satu kunci privat Bitcoin dalam waktu 10 menit. Qubit, atau bit kuantum, adalah analog dari "bit" dalam komputasi klasik. Sebagai perbandingan, sebagian besar komputer proto-QC saat ini dapat memanggil hingga 50–100 qubit, meskipun prosesor kuantum Eagle yang canggih dari IBM dapat mengelola 127 qubit. 

Dengan kata lain, itu 127 qubit melawan 1,9 miliar yang dibutuhkan untuk memecahkan keamanan Bitcoin menggunakan komputer kuantum ion terperangkap skala besar, seperti yang diusulkan dalam makalah AVS Quantum Science.

Mark Webber, arsitek kuantum di Universal Quantum, firma spin-out University of Sussex, dan penulis utama makalah,dikatakan , “persyaratan perkiraan kami [...] menyarankan Bitcoin harus dianggap aman dari serangan kuantum untuk saat ini, tetapi teknologi komputasi kuantum berkembang pesat dengan terobosan reguler yang memengaruhi perkiraan tersebut dan menjadikannya skenario yang sangat mungkin terjadi dalam 10 tahun ke depan.”  

Apakah ancaman itu nyata?

Bisakah keamanan Bitcoin benar-benar dibobol? “Saya pikir komputer kuantum dapat memecahkan cryptocurrency,” Takaya Miyano, seorang profesor teknik mesin di Universitas Ritsumeikan Jepang, mengatakan kepada Cointelegraph, “Meskipun, tidak dalam waktu beberapa tahun, tetapi dalam waktu 10-20 tahun.”

Miyano baru-baru ini memimpin tim yang mengembangkan stream cipher berbasis kekacauan yang dirancang untuk menahan serangan dari komputer kuantum berskala besar.

David Chaum, menulis tahun lalu untuk Cointelegraph, juga membunyikan alarm –tidak hanya untuk kripto tetapi untuk masyarakat yang lebih luas juga:

“Mungkin yang paling menakutkan bagi masyarakat yang sangat bergantung pada internet, komputasi tingkat kuantum membahayakan semua infrastruktur digital kita. Internet kontemporer kita dibangun di atas kriptografi⁠ — penggunaan kode dan kunci untuk mengamankan komunikasi pribadi dan penyimpanan data.”

Sedangkan untuk cryptocurrency seperti Bitcoin dan Ether (ETH ), “untuk siapa konsep ini mendasar, satu komputer kuantum yang cukup kuat dapat berarti pencurian nilai miliaran dolar atau penghancuran seluruh blockchain sekaligus,” lanjut Chaum.

Ada lebih dari 4 juta BTC “yang berpotensi rentan terhadap serangan kuantum,” perusahaan konsultan Deloitteperkiraan , angka yang terdiri dari pemilik yang menggunakan kunci publik yang tidak di-hash atau yang menggunakan kembali alamat BTC, praktik lain yang tidak bijaksana. Dengan harga pasar saat ini, risikonya mencapai sekitar $171 miliar. 

Terbaru: Apakah informasi asimetris mendorong perubahan harga crypto yang liar?

“Secara pribadi, saya pikir saat ini kami tidak dapat membuat perkiraan yang baik” tentang waktu yang diperlukan sebelum komputer kuantum dapat memecahkan enkripsi BTC, Itan Barmes, pemimpin keamanan kuantum di Deloitte Belanda dan rekan proyek di World Economic Forum, memberi tahu Cointelegraph. Tapi, banyak ahli saat ini memperkirakan 10-15 tahun, katanya. Banyak dari perkiraan ini juga untuk memecahkan enkripsi tanpa batasan waktu. Melakukan semuanya dalam waktu 10 menit akan lebih sulit.

Cryptocurrency lain, bukan hanya Bitcoin, juga bisa rentan, termasuk yang memiliki mekanisme validasi bukti kepemilikan (PoS); Bitcoin menggunakan protokol proof-of-work (PoW). “Jika protokol blockchain memaparkan kunci publik untuk waktu yang cukup lama, secara otomatis menjadi rentan di bawah serangan kuantum,” kata Marek Narozniak, fisikawan dan anggota kelompok penelitian kuantum Tim Byrnes di Universitas New York, kepada Cointelegraph. “Itu dapat memungkinkan penyerang memalsukan transaksi atau meniru identitas produsen blok untuk sistem PoS.” 

Waktu untuk mempersiapkan

Tampaknya industri crypto mungkin memiliki waktu sekitar satu dekade untuk bersiap menghadapi potensi serangan QC, dan ini sangat penting. Narozniak mencatat:

“Ada lebih dari cukup waktu untuk mengembangkan standar kriptografi yang aman-kuantum dan menyusun fork yang memadai untuk protokol blockchain yang saat ini digunakan.”

Ketika ditanya apakah dia yakin bahwa kriptografi post-kuantum akan dikembangkan pada waktunya untuk menggagalkan peretas sebelum penghalang 10 menit dipatahkan, Barmes Deloitte mereferensikan makalah yang lebih baru diaditulis bersama pada risiko kuantum ke blockchain Ethereum yang menjelaskan dua jenis serangan: serangan penyimpanan dan serangan transit. Yang pertama "tidak terlalu rumit untuk dieksekusi, tetapi untuk mempertahankannya, Anda tidak perlu mengganti algoritme kriptografi". Di sisi lain, dia memberi tahu Cointelegraph:

“Serangan transit jauh lebih sulit untuk dieksekusi dan juga jauh lebih sulit untuk dilindungi. Ada beberapa kandidat algoritme yang diyakini tahan terhadap serangan kuantum. Namun, mereka semua memiliki kelemahan kinerja yang dapat merugikan penerapan dan skalabilitas ke blockchain.”

Yang lain mencatat bahwa Bitcoin memiliki beberapa ketahanan alami seperti proses Proposal Peningkatan Bitcoin, tetapi seperti yang dikatakan oleh pelopor mata uang elektronik kepada Cointelegraph, "kita tidak boleh mengandalkan proses yang panjang dan berbelit-belit ini yang tidak dapat segera menanggapi serangan. Kita perlu membangun sistem sekarang […] yang sudah aman secara kuantum sebelum bencana melanda." 

Perlombaan senjata?

Apa yang terjadi di area ini, kemudian, tampaknya menjadi semacam perlombaan senjata — seiring pertumbuhan komputer yang semakin kuat, algoritme pertahanan harus dikembangkan untuk menghadapi ancaman tersebut. 

“Pola keseluruhan ini bukanlah hal baru bagi kami,” kata Narozniak. “Kami juga melihatnya di industri lain.” Inovasi diperkenalkan, dan yang lain mencoba mencurinya, sehingga mekanisme perlindungan pembajakan dikembangkan, yang memprovokasi perangkat pencurian yang lebih pintar. 

“Apa yang membuat kasus kriptografi aman-kuantum ini sedikit berbeda adalah algoritme kuantum memaksakan perubahan yang lebih drastis. Lagi pula, perangkat tersebut didasarkan pada fisika yang berbeda dan untuk masalah tertentu mereka menawarkan kompleksitas komputasi yang berbeda,” tambah Narozniak.

Memang, QC memanfaatkan kualitas mekanika kuantum yang luar biasa di mana sebuah elektron atau partikel atom dapat berada di dua keadaan pada waktu yang sama. Dalam komputasi klasik, muatan listrik merepresentasikan informasi sebagai 0 atau 1 dan itu tetap, tetapi dalam komputasi kuantum, partikel atom dapat berupa 0 dan 1, atau 1 dan 1, atau 0 dan 0, dll. Jika kualitas unik ini dapat dimanfaatkan, daya komputasi meledak berkali-kali lipat, dan pengembangan QC, dipasangkan dengan algoritme Shor — pertama kali dijelaskan pada tahun 1994 sebagai kemungkinan teoretis, tetapi segera menjadi kenyataan yang menjangkau luas, banyak yang percaya — juga mengancam untuk membongkar enkripsi RSA, yang digunakan di sebagian besar internet termasuk situs web dan email. 

“Ya, ini adalah perlombaan senjata yang sangat sulit dan mengasyikkan,” kata Miyano kepada Cointelegraph. “Serangan — termasuk serangan saluran samping — ke sistem kripto menjadi semakin kuat, karena kemajuan dalam komputer dan algoritme matematika yang berjalan di mesin. Cryptosystem apa pun dapat rusak secara tiba-tiba karena munculnya algoritme yang sangat kuat.”

Mensimulasikan hubungan keuangan 

Namun, orang tidak boleh berasumsi bahwa dampak komputasi kuantum pada sektor crypto akan sepenuhnya merusak. Samuel Mugel, chief technology officer di Multiverse Computing, perusahaan yang memimpin program yang dirujuk di atas di Bank of Canada, menjelaskan bahwa dalam uji coba, mereka dapat mensimulasikan jaringan hubungan keuangan di mana keputusan yang mungkin dibuat oleh satu perusahaan adalah sangat bergantung pada keputusan perusahaan lain, menjelaskan lebih lanjut ke Cointelegraph:

“Jaringan teori permainan seperti ini sangat sulit untuk dipecahkan oleh superkomputer normal karena perilaku yang lebih optimal dapat diabaikan. Komputer kuantum memiliki cara untuk mengatasi jenis masalah ini dengan lebih efisien.”

Perangkat berdasarkan mekanika kuantum berpotensi menawarkan kemungkinan unik lainnya, tambah Narozniak, “Misalnya, tidak seperti keadaan klasik, keadaan kuantum tidak dapat disalin. Jika token digital direpresentasikan menggunakan status kuantum, teorema tanpa kloning akan secara otomatis melindunginya dari pembelanjaan ganda.”

Terbaru: Crypto dilihat sebagai 'masa depan uang' di negara-negara yang dilanda inflasi

Keterikatan kuantum juga dapat digunakan untuk mengamankan kontrak pintar kuantum, kata Narozniak. “Token dapat terjerat selama pelaksanaan kontrak membuat kedua belah pihak rentan terhadap kerugian jika kontrak cerdas tidak dijalankan sesuai kesepakatan.”

Mengembangkan kriptografi pasca-kuantum

Secara keseluruhan, ancaman terhadap cryptoverse dari komputasi kuantum tampak nyata, tetapi kekuatan yang sangat besar akan diperlukan untuk menembus kriptografi yang mendasari crypto, dan peretas juga harus bekerja di bawah batasan waktu yang ketat — hanya memiliki 10 menit untuk menembus kunci pribadi BTC, contohnya. Realitas memecahkan enkripsi kurva eliptik Bitcoin melalui penggunaan komputasi kuantum setidaknya satu dekade lagi juga. Namun, industri harus mulai sekarang dalam mengembangkan alat pencegah. “Saya akan mengatakan bahwa kita harus siap tepat waktu, tetapi kita harus mulai mengerjakannya dengan serius,” kata Barmes.

Faktanya, sejumlah besar penelitian sekarang sedang berlangsung “di crypto pasca-kuantum,” Dawn Song, seorang profesor di divisi ilmu komputer di University of California, Berkeley, mengatakan kepada Cointelegraph, menambahkan:

“Penting bagi kami untuk mengembangkan kriptografi yang tahan-kuantum, atau pasca-kuantum, sehingga kami memiliki alternatif yang siap ketika komputer kuantum pada kenyataannya cukup kuat.”