L'informatique quantique cassera-t-elle Bitcoin?

Comprendre les bases de l'informatique quantique

L'informatique quantique est un domaine en évolution rapide qui exploite les principes de la mécanique quantique pour effectuer des calculs à des vitesses inaccessibles par les ordinateurs classiques. Contrairement aux ordinateurs traditionnels, qui utilisent des bits (0 et 1), les ordinateurs quantiques utilisent des qubits , qui peuvent exister dans plusieurs états simultanément en raison de la superposition . Cela leur permet de traiter de grandes quantités de données en parallèle, résolvant potentiellement des problèmes complexes beaucoup plus rapidement que les systèmes classiques.

L'une des implications les plus importantes de cette technologie réside dans son potentiel à briser les algorithmes cryptographiques actuellement utilisés dans de nombreux systèmes numériques, y compris les protocoles de cryptage de Bitcoin . La préoccupation découle du fait que certains types de chiffrement, tels que RSA et ECC (cryptographie elliptique de la courbe) , pourraient être vulnérables aux attaques en utilisant l'algorithme de Shor , un algorithme quantique capable de prendre efficacement de grands nombres - ce que les ordinateurs classiques ne peuvent pas faire dans un délai réalisable.

Comment Bitcoin utilise la cryptographie

Bitcoin s'appuie fortement sur la cryptographie par clé publique , en particulier l'algorithme de signature numérique courbe elliptique (ECDSA) , pour sécuriser les transactions et assurer la propriété des pièces. Chaque adresse Bitcoin est dérivée d'une clé privée , qui doit rester secrète. Si quelqu'un devait obtenir votre clé privée, il pourrait contrôler les fonds associés.

La sécurité de Bitcoin dépend de la difficulté de calcul de dériver une clé privée d'une clé publique , qui est considérée comme pratiquement impossible avec la technologie actuelle. Cependant, les ordinateurs quantiques ont la capacité théorique de rétro-ingénieurs des clés privées des clés publiques en utilisant l'algorithme de Shor , compromettant ainsi la sécurité du portefeuille si aucune atténuation n'est en place.

Niveau de menace actuel de l'informatique quantique à Bitcoin

À l'heure actuelle, les ordinateurs quantiques pratiques capables de briser les ECDSA n'existent pas. La plupart des machines quantiques existantes sont des dispositifs quantiques à l'échelle intermédiaire bruyants (NISQ) , ce qui signifie qu'ils n'ont pas le nombre de qubits corrigés par erreur requis pour exécuter efficacement l'algorithme de Shor sur la taille des nombres utilisés dans Bitcoin.

Par exemple, la rupture d'une courbe elliptique 256 bits nécessiterait des milliers de qubits logiques , tandis que les processeurs quantiques les plus avancés d'aujourd'hui n'offrent que quelques centaines de qubits physiques - et encore moins de ceux corrigés par erreur. Par conséquent, la menace immédiate pour Bitcoin est minime , mais la planification à long terme de la sécurité post-quantum est prudente.

Que se passerait-il si les ordinateurs quantiques se cassaient Bitcoin?

Si un ordinateur quantique brisait avec succès le cryptage de Bitcoin, il pourrait:

• Dériver des clés privées des clés publiques
• Forger des transactions
• Pièces à double dépense

Cependant, Bitcoin a plusieurs couches de protection. La clé publique n'est révélée que lorsqu'une transaction est effectuée à partir d'une adresse. Si une adresse n'a reçu que des fonds (non envoyés), la clé publique reste cachée, ce qui rend plus difficile une attaque quantique pour réussir.

En théorie, une fois qu'une clé publique est exposée, un attaquant quantique pourrait calculer la clé privée et tenter de dépenser les fonds devant le propriétaire légitime. Mais ce scénario assume à la fois un accès en temps réel et un calcul quantique extrêmement rapide , ce qui n'est pas encore possible.

Atténuations et mises à niveau possibles

Pour sauvegarder contre les menaces futures, la communauté Bitcoin pourrait mettre en œuvre des algorithmes cryptographiques post-quantum par le biais d'une mise à niveau de la fourchette ou de la fourche douce . Certaines alternatives proposées comprennent:

• Signatures de lamport , qui sont une utilisation ponctuelle et résistantes aux attaques quantiques
• Des signatures basées sur le hachage , telles que XMSS et SPHINCS +
• Cryptographie basée sur le réseau , qui offre une robustesse contre les algorithmes quantiques connus

Ces méthodes sont toujours sous la recherche et le développement, et les intégrer dans Bitcoin nécessiterait des tests approfondis et un consensus entre les développeurs et les mineurs. Surtout, tout changement doit maintenir la compatibilité arrière et éviter de perturber la nature décentralisée du réseau.

Impact sur l'exploitation minière et la preuve de travail

Bien que la principale préoccupation concerne la sécurité des transactions , un autre aspect est l'exploitation minière . Bitcoin utilise l' algorithme de hachage SHA-256 pour la preuve de travail, qui est également une cible pour l'avantage quantique. L'algorithme de Grover, un algorithme de recherche quantique, pourrait théoriquement réduire le temps nécessaire pour trouver un hachage valide.

Cependant, même avec l'accélération de Grover, le mécanisme d'ajustement de la difficulté minière dans Bitcoin contrebalancerait probablement tous les gains, garantissant que les temps de bloc restent stables. Ainsi, la domination de l'exploitation quantique est peu probable à moins que le matériel quantique n'ait obtenu des améliorations exponentielles par rapport aux ASIC, ce qui n'est pas prévu à court terme.

Questions fréquemment posées

1. Les ordinateurs quantiques peuvent-ils exploiter plus rapidement les ordinateurs Bitcoin? Bien que les ordinateurs quantiques puissent offrir des améliorations d'efficacité via l'algorithme de Grover, le protocole Bitcoin ajuste automatiquement la difficulté minière, ce qui annulerait tout avantage de vitesse quantique dans la pratique.

2. Y a-t-il déjà des crypto-monnaies résistantes quantiques? Oui, certaines crypto-monnaies plus récentes, comme le grand livre résistant quantique (QRL) , sont conçues avec des schémas de signature post-quantum à partir de zéro, visant à résister aux attaques quantiques sans nécessiter de futures mises à niveau.

3. Dois-je déplacer mon Bitcoin vers un nouveau portefeuille quantique? Sauf s'il est conseillé par les développeurs de base après une mise à jour de sécurité majeure, le déplacement des fonds augmente inutilement l'exposition aux risques. Les portefeuilles actuels sont sûrs tant que les clés privées restent sans compromis et que les adresses ne sont pas réutilisées.

4. Combien de temps jusqu'à ce que les ordinateurs quantiques menacent Bitcoin? La plupart des experts estiment que les ordinateurs quantiques fonctionnels à grande échelle capables de briser l'ECDSA sont à au moins une décennie , en supposant des progrès continus dans la correction d'erreur quantique et l'évolutivité du qubit.