Ordinateurs quantiques et Crypto minage : séparer les faits de la fiction

Les ordinateurs quantiques sont des machines spéciales capables d'effectuer certains calculs beaucoup plus rapidement que les ordinateurs ordinaires – appelés « ordinateurs classiques » – et représentent la prochaine frontière en matière de Technologies informatique.

Ces dernières années, on a de plus en plus craint que ces ordinateurs supérieurs ne soient finalement utilisés pour effectuer les calculs de Crypto minage nécessaires à la génération de nouveaux blocs.

Cette pièce fait partie de la Mining Week de CoinDesk .

Si cela devait se produire, la préoccupation est que ceux qui utilisent des ordinateurs quantiques pourraient, en théorie, obtenir un avantage significatif sur tous les autres mineurs du réseau blockchain , menaçant la décentralisation et la sécurité des blockchains de preuve de travail comme Bitcoin et Litecoin . Sans oublier de gagner la grande majorité des récompenses de bloc restantes.

Pour comprendre le fonctionnement des ordinateurs quantiques, vous devez d'abord comprendre que les ordinateurs classiques – comme ONE que vous avez à la maison ou que vous utilisez au travail – représentent tous les bits de données comme étant ONEun des deux états suivants, soit un 0, soit un 1. Ceci est connu. sous forme de code binaire.

En enchaînant les 0 et les 1, il devient possible d'exécuter des calculs plus complexes et de stocker des données plus complexes. Mais même en enchaînant les 0 et les 1, les ordinateurs classiques restent limités dans leurs capacités de traitement et ne peuvent exécuter qu’un ONE calcul à la fois.

Les ordinateurs quantiques, quant à eux, peuvent exécuter des calculs simultanés grâce à l’utilisation de bits quantiques, également appelés « qubits ». Au lieu de représenter les données dans deux états – soit 0 ou 1 – les qubits peuvent représenter des données dans trois états : 0, 1 ou les deux. C'est ce qu'on appelle une « superposition ».

Vous vous souvenez du chat de Schrödinger ? C’est ONEun des exemples les plus populaires de superposition quantique, où un chat laissé dans une boîte ne peut être ni mort ni vivant. C’est considéré comme les deux.

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En fournissant un plus grand nombre d’états, les ordinateurs quantiques ont la capacité d’effectuer des calculs exponentiellement plus importants. Mais cette Technologies présente un certain nombre de réserves importantes, que nous explorerons plus loin.

Un article universitaire récemment publié dans AVS Quantum Science intitulé « L'impact des spécifications matérielles sur l'atteinte de l'avantage quantique dans le régime de tolérance aux pannes » a souligné deux menaces clés posées par l'informatique quantique au minage de Crypto , en particulier au minage de Bitcoin (BTC), et à l'écosystème au sens large.

Le mécanisme de consensus de preuve de travail fait référence au système spécial utilisé par certaines blockchains pour sélectionner des participants honnêtes qui joueront le rôle important de proposer de nouveaux blocs de données de transaction à ajouter à la blockchain. Puisqu’il n’existe pas d’autorité unique régissant une blockchain, celle-ci doit s’appuyer sur un système automatisé codé dans le protocole pour filtrer les utilisateurs malhonnêtes qui pourraient tenter de corrompre la blockchain avec des transactions invalides.

Les ordinateurs quantiques ont la capacité d’effectuer des calculs plus élevés que d’autres types de machines spécialisées, et la préoccupation évidente est donc qu’ils pourraient dominer la concurrence basée sur l’exploitation minière. Selon les auteurs de l'article, cependant, cette menace est considérée comme minime en raison de la nature du temps de cycle d'horloge considérablement plus lent des ordinateurs quantiques par rapport aux mineurs de circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC).

"Il est peu probable que l'accélération algorithmique compense les temps de cycle d'horloge considérablement plus lents par rapport à l'informatique classique de pointe dans un avenir prévisible", selon le document.

Mais comment les ordinateurs quantiques peuvent-ils avoir des temps de cycle d’horloge plus lents tout en traitant plus de calculs que les ordinateurs classiques ? Selon Macauley Coggins, fondateur de Quantum Computing UK , cela est lié à la capacité d'un ordinateur quantique à traiter des calculs simultanément :

En fait, dans un autre article universitaire intitulé « Vulnérabilité des technologies blockchain aux attaques quantiques », publié dans ScienceDirect, des informaticiens suggèrent qu'il faudra peut-être jusqu'en 2028 avant que les ordinateurs quantiques soient suffisamment sophistiqués pour surpasser la Technologies actuelle des puces ASIC et effectuer une attaque majoritaire sur un réseau blockchain. Cela ne prend pas en compte les améliorations futures de la Technologies des puces ASIC à ce moment-là.

« Nos propres calculs basés sur la Technologies ASIC actuelle, ainsi que ceux d'autres auteurs [ 2 , 3 ], situent la date probable la plus rapprochée à laquelle ce type d'attaque sera possible à 2028. Cependant, les progrès de la Technologies ASIC sont susceptibles de repousser cette date bien plus loin », selon l’étude de ScienceDirect.

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Les deux articles s'accordent sur le fait que la plus grande menace posée par les ordinateurs quantiques à la Crypto n'est pas liée au minage mais à la rupture de « l'algorithme de signature numérique à courbe elliptique » ou ECDSA, qui est utilisé par Bitcoin et une grande majorité d'autres crypto-monnaies de premier plan .

ECDSA est le système cryptographique utilisé pour générer des clés publiques-privées liées mathématiquement – ​​les outils numériques nécessaires pour envoyer et recevoir des Cryptomonnaie ainsi que pour prouver à qui appartient les actifs détenus dans un portefeuille Crypto .

Briser cette forme de cryptage signifierait qu'une personne pourrait déterminer la clé privée de quelqu'un à partir de la clé publique de cette personne, qui est librement diffusée sur l'ensemble du réseau chaque fois que ce portefeuille effectue une transaction. Accéder à une clé privée revient à identifier le mot de passe d'une personne et donnerait à l'attaquant un contrôle total sur tous les fonds détenus dans l'adresse du portefeuille.

« Si la même paire de clés publique/privée est utilisée pour conserver les Bitcoin des utilisateurs une fois que la clé publique est devenue publique, alors tous les fonds sécurisés par la paire de clés seront vulnérables. Cependant, il faut également tenir compte du fait que les portefeuilles Bitcoin ont tendance à ne pas utiliser de manière répétée les mêmes paires de clés », selon l'article d'AVS Quantum Science.

Alors, combien de qubits faudrait-il pour briser l’algorithme de la courbe elliptique ? Selon l'article d'AVS Quantum Science, beaucoup :

« … Il faudrait 317 × 106 qubits physiques pour briser le cryptage en une heure avec un temps de cycle de code de 1 μs. Pour le casser en 10 minutes avec le même temps de cycle de code, il faudrait 1,9 × 109 qubits physiques, alors que pour le casser en 1 jour, il ne faudrait que 13 × 106 qubits physiques.

Même si les ordinateurs quantiques existent déjà, la Technologies en est encore à ses balbutiements.

Le processeur quantique d'IBM, surnommé « Eagle », est considéré à ce jour comme le système informatique quantique le plus puissant au monde – contenant 127 qubits. On est loin des 1,9 milliards de qubits estimés nécessaires pour briser l’ECDSA en 10 minutes.

Ajouter plus de qubits n’est pas non plus aussi simple qu’il y paraît. Tout cela se résume à un facteur extrêmement limitant appelé « bruit quantique ». Le terme fait référence à tout type de changement environnemental subtil pouvant affecter les performances d’un qubit. En fait, la plus petite des vibrations ou fluctuations des Waves tempérées ou électromagnétiques peut provoquer ce que l’on appelle la « décohérence », rendant les qubits incapables d’effectuer un seul calcul. Le problème devient de plus en plus persistant à mesure que de qubits sont impliqués.

C'est cette sensibilité aux facteurs externes qui inhibe considérablement la progression des ordinateurs quantiques et signifie qu'il est peu probable qu'ils deviennent une menace majeure pour l'extraction de Cryptomonnaie ou pour la cryptographie sous-jacente qui sécurise les transactions jusqu'à ce que ce problème soit résolu.

Les efforts sont dirigés vers la création d’ordinateurs quantiques-classiques hybrides ainsi que vers la création de logiciels permettant de minimiser les perturbations causées par le bruit quantique. Mais cela ne résout T un autre problème critique auquel sont confrontés les ordinateurs quantiques.

Contrairement aux ordinateurs classiques, il est incroyablement difficile d'éliminer les erreurs lors de l'exécution de calculs sur un ordinateur quantique en raison de la nature linéaire des calculs quantiques. La vérification des erreurs dans les qubits peut potentiellement perturber leur état ou leur superposition, faussant ainsi les résultats.

Il y a cependant eu un certain nombre de progrès dans la correction des erreurs quantiques, notamment ce qu'on appelle le code Bacon-Shor développé par le physicien Christopher Monroe et un certain nombre de chercheurs de l'Université du Maryland. Mais là encore, on estime que ce type de correction d'erreur nécessite un ordinateur quantique doté d'au moins 1 300 qubits, soit plus de 10 fois le nombre de qubits présents dans le processeur Eagle d'IBM.

Dans l’état actuel des choses, même si les ordinateurs quantiques pourraient un jour avoir la capacité de compromettre gravement l’extraction de Crypto et l’intégrité des réseaux basés sur la blockchain, la Technologies actuelle est loin d’être suffisamment sophistiquée pour susciter de sérieuses inquiétudes.

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