Computadoras cuánticas versus minería Cripto : separando los hechos de la ficción

Las computadoras cuánticas son máquinas especiales que pueden realizar ciertos cálculos significativamente más rápido que las computadoras comunes (conocidas como “computadoras clásicas”) y representan la próxima frontera en la Tecnología de computación.

En los últimos años, ha habido crecientes temores de que estas computadoras superiores eventualmente puedan usarse para procesar los cálculos de Cripto necesarios para generar nuevos bloques.

Esta pieza es parte de la Semana Minera de CoinDesk .

Si eso sucediera, la preocupación es que aquellos que manejan computadoras cuánticas podrían, en teoría, obtener una ventaja significativa sobre cualquier otro minero en la red blockchain , amenazando la descentralización y seguridad de las blockchains de prueba de trabajo como Bitcoin y Litecoin . Sin mencionar que obtendrás la gran mayoría de las recompensas del bloque restantes.

Para comprender cómo funcionan las computadoras cuánticas, primero debe comprender que las computadoras clásicas, como las que tiene en casa o las que usa para el trabajo, representan todos los bits de datos como ONE de dos estados, ya sea un 0 o un 1. Esto se conoce como código binario.

Al encadenar ceros y unos, es posible ejecutar cálculos más complejos y almacenar datos más complejos. Pero incluso encadenando ceros y unos, las computadoras clásicas todavía tienen capacidades de procesamiento limitadas y sólo pueden ejecutar un cálculo a la vez.

Las computadoras cuánticas, por otro lado, pueden ejecutar cálculos simultáneos gracias al uso de bits cuánticos, también conocidos como “qubits”. En lugar de representar datos en dos estados (0 o 1), los qubits pueden representar datos en tres estados: 0, 1 o ambos. Esto se conoce como "superposición".

¿Recuerdas el gato de Schrödinger ? Éste es ONE de los ejemplos más populares de superposición cuántica, en el que un gato dejado en una caja no puede estar vivo ni muerto. Se consideran ambos.

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Al proporcionar una mayor cantidad de estados, las computadoras cuánticas tienen la capacidad de realizar cálculos exponencialmente más grandes. Pero hay una serie de advertencias importantes sobre esta Tecnología, que exploraremos más adelante.

Un artículo académico publicado recientemente en AVS Quantum Science titulado "El impacto de las especificaciones de hardware en alcanzar una ventaja cuántica en el régimen tolerante a fallas" describió dos amenazas clave que plantea la computación cuántica para la Cripto , específicamente la minería de Bitcoin (BTC), y el ecosistema en general.

El mecanismo de consenso de prueba de trabajo se refiere al sistema especial que ciertas cadenas de bloques emplean para seleccionar participantes honestos para desempeñar la importante función de proponer nuevos bloques de datos de transacciones que se agregarán a la cadena de bloques. Debido a que no existe una autoridad única que gobierne una cadena de bloques, debe depender de un sistema automatizado codificado en el protocolo para filtrar a los usuarios deshonestos que podrían intentar corromper la cadena de bloques con transacciones no válidas.

Las computadoras cuánticas tienen la capacidad de realizar cálculos más complejos que otros tipos de máquinas especializadas, por lo que la preocupación obvia es que puedan dominar la competencia basada en la minería. Sin embargo, según los autores del artículo, esa amenaza se considera mínima debido a la naturaleza del ciclo de reloj considerablemente más lento de las computadoras cuánticas en comparación con los mineros de circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC).

"Es poco probable que la aceleración algorítmica compense los tiempos de ciclo de reloj considerablemente más lentos en relación con la informática clásica de última generación en el futuro previsible", según el artículo.

Pero, ¿cómo pueden las computadoras cuánticas tener ciclos de reloj más lentos pero procesar más cálculos que las computadoras clásicas? Según Macauley Coggins, fundador de Quantum Computing UK , tiene que ver con la capacidad de una computadora cuántica para procesar cálculos simultáneamente:

De hecho, los científicos informáticos en otro artículo académico titulado " Vulnerabilidad de las tecnologías blockchain a los ataques cuánticos ", que se publicó en ScienceDirect, sugirieron que podría pasar hasta el año 2028 antes de que las computadoras cuánticas sean lo suficientemente sofisticadas como para superar la Tecnología actual de chips ASIC y realizar un ataque mayoritario a una red blockchain. Eso sin tener en cuenta ninguna mejora futura de la Tecnología de chip ASIC en ese momento.

“Nuestros propios cálculos basados ​​en la Tecnología ASIC actual, así como los de otros autores [ 2 , 3 ], sitúan la fecha más temprana probable en la que este tipo de ataque será posible en 2028. Sin embargo, es probable que los avances en la Tecnología ASIC hagan retroceder Esta fecha está mucho más lejos”, según el estudio de ScienceDirect.

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Ambos artículos coincidieron en que la mayor amenaza que representan las computadoras cuánticas para las Cripto no es la minería, sino la ruptura del " Algoritmo de firma digital de curva elíptica " o ECDSA, que utiliza Bitcoin y una gran mayoría de otras criptomonedas líderes .

ECDSA es el sistema criptográfico utilizado para generar claves públicas y privadas vinculadas matemáticamente: las herramientas digitales necesarias para enviar y recibir Criptomonedas , así como para demostrar quién es el propietario de los activos contenidos en una billetera Cripto .

Romper esta forma de cifrado significaría que una persona podría determinar la clave privada de alguien a partir de la clave pública de esa persona, que se transmite libremente a toda la red cada vez que esa billetera realiza una transacción. Acceder a una clave privada es como identificar la contraseña de una persona y le daría al atacante control total sobre los fondos retenidos en la dirección de la billetera.

“Si se utiliza el mismo par de claves pública/privada para guardar los Bitcoin de los usuarios después de que la clave pública se haga pública, entonces todos los fondos asegurados por el par de claves serán vulnerables. Sin embargo, también hay que tener en cuenta que las carteras Bitcoin tienden a no utilizar repetidamente los mismos pares de claves”, según el artículo de AVS Quantum Science.

Entonces, ¿cuántos qubits se necesitarían para romper el algoritmo de la curva elíptica? Según el artículo de AVS Quantum Science, bastante:

“... Se necesitarían 317 × 106 qubits físicos para romper el cifrado en una hora con un tiempo de ciclo de código de 1 μs. Para romperlo en 10 minutos con el mismo tiempo de ciclo de código, se necesitarían 1,9 × 109 qubits físicos, mientras que para romperlo en 1 día, se necesitarían sólo 13 × 106 qubits físicos”.

Si bien las computadoras cuánticas ya existen, la Tecnología aún está en su infancia.

El procesador cuántico de IBM, denominado “Eagle”, se considera el sistema de computación cuántica más potente del mundo hasta la fecha: contiene 127 qubits. Muy lejos de los 1.900 millones de qubits estimados que se necesitan para romper la ECDSA en 10 minutos.

Agregar más qubits tampoco es tan sencillo como parece. Todo se reduce a un factor enormemente limitante conocido como "ruido cuántico". El término se refiere a cualquier tipo de cambio ambiental sutil que pueda afectar el rendimiento de un qubit. De hecho, la más mínima de las vibraciones o fluctuaciones en las Waves templadas o electromagnéticas puede causar algo conocido como “decoherencia”, que hace que los qubits sean incapaces de realizar un solo cálculo. El problema se vuelve cada vez más persistente cuanto más qubits están involucrados.

Es esta sensibilidad a los factores externos la que inhibe significativamente el progreso de las computadoras cuánticas y significa que es poco probable que se conviertan en una amenaza importante para la minería de Criptomonedas o para la criptografía subyacente que asegura las transacciones hasta que se resuelva este problema.

Los esfuerzos se dirigen a la creación de ordenadores cuánticos clásicos híbridos, así como a la creación de software para minimizar las perturbaciones causadas por el ruido cuántico. Pero eso no soluciona otro problema crítico que enfrentan las computadoras cuánticas.

A diferencia de las computadoras clásicas, es increíblemente difícil eliminar errores al realizar cálculos en una computadora cuántica debido a la naturaleza lineal de los cálculos cuánticos. Verificar los qubits en busca de errores puede potencialmente alterar su estado o superposición, distorsionando los resultados.

Sin embargo, ha habido una serie de avances en la corrección de errores cuánticos, concretamente algo llamado código Bacon-Shor desarrollado por el físico Christopher Monroe y varios investigadores de la Universidad de Maryland. Pero nuevamente, se estima que este tipo de corrección de errores requiere una computadora cuántica con al menos 1.300 qubits, más de 10 veces la cantidad de qubits presentes en el procesador Eagle de IBM.

Tal como están las cosas, si bien las computadoras cuánticas ONE día podrán poseer la capacidad de socavar gravemente la minería de Cripto y la integridad de las redes basadas en blockchain, la Tecnología actual está lejos de ser lo suficientemente sofisticada como para causar preocupaciones serias.

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