La computación cuántica es un nuevo paradigma de computación basada en el uso de cúbits (también llamados bits cuánticos) en lugar de bits, un cúbit tiene dos estados básicos 0 y 1, pero además un cúbit puede encontrarse en un estado de superposición cuántica (el cual se expresa como combinación lineal de los otros dos estados a[0] + b[1]), este nuevo paradigma de computación se basa en la mecánica cuántica y permite el uso de nuevas operaciones (compuertas lógicas) con la información.
Esfera de Bloch representación de un cúbit ------Fuente
En este sentido, la importancia de la computación cuántica radica en que una misma tarea puede tener diferente dificultad en computación clásica de la que tiene en computación cuántica, esto implica que muchos problemas actualmente considerados irresolubles a nivel computacional podrían ser resueltos utilizando algoritmos cuánticos.
Bitcoin no escapa a esta realidad, la seguridad de las claves privadas se basa en tres (3) algoritmos, específicamente el ECDSA, SHA-256 y RIPEMD-160, analicemos como afectaría a cada uno de ellos la llegada de la computación cuántica.
En relación a la Criptografía de Curva Elíptica (ECDSA) para romper la seguridad de dicho algoritmo, es decir, encontrar la clave privada a partir de la clave pública, se necesita resolver el problema del logaritmo discreto en curvas elípticas (PLDCE), en computación clásica los algoritmos que abordan este problema lo resuelven en tiempo exponencial (para el caso de bitcoin la cantidad de tiempo es tan grande que se vuelve impráctico), sin embargo, se conoce la existencia de un algoritmo cuántico que puede romper ECDSA en tiempo polinómico (una variante del Algoritmo de Shor), esto implica que los usuarios que hayan reutilizado direcciones exponiendo sus claves públicas serían las primeras víctimas de la computación cuántica al poder descifrarse fácilmente sus claves privadas.
La segunda capa de seguridad de las direcciones bitcoin son los algoritmos de hashing SHA-256 y RIPEMD-160, estos algoritmos toman una secuencia de caracteres como entrada y aplican operaciones de bits generando una salida de longitud fija, debido a la forma en que operan (usando desplazamientos de bits) son totalmente irreversibles. ¿Significa que son seguros ante la computación cuántica?, si bien el proceso de hashing es irreversible la computación cuántica es tan potente que existe la posibilidad de que un computador cuántico de suficiente potencia sea capaz de encontrar para todas las claves privadas posibles las direcciones correspondientes, en cuyo caso todas las direcciones bitcoin estarían en peligro al verse expuestas sus claves privadas.
Entonces, ¿La computación cuántica será el fin de bitcoin?, debemos recordar que el protocolo de bitcoin es de código abierto y puede ser modificado, además la llegada de la computación cuántica no sucederá de la noche a la mañana es un proceso lento en el cual se deben superar muchos retos técnicos (la decoherencia cuántica por ejemplo) para tener un computador cuántico que pueda abordar problemas reales, adicionalmente ya hay muchos criptógrafos que han planteado la posibilidad de desarrollar algoritmos criptográficos post-cuánticos que permitirían mover nuestros bitcoins a direcciones post-cuánticas a salvo de la amenaza que pueda representar este nuevo paradigma de computación.
¿Qué pasaría con todos los bitcoins que están perdidos en la actualidad?, aún en el escenario de que pudiéramos mover nuestros bitcoins a direcciones post-cuánticas para ponerlos a resguardo existe una importante cantidad de bitcoins que en la actualidad se consideran inaccesibles (algunos estudios sugieren la cantidad de 3 millones de bitcoins) al haberse perdido la clave privada, respecto a esta gran cantidad de bitcoins los creadores de la computación cuántica tendrán acceso a esta fortuna en el momento en que ejecuten el algoritmo apropiado en el ordenador cuántico.
En cuanto a la minería bitcoin también cambiaría radicalmente, los ASICs quedarían obsoletos, las granjas de minería actuales cederían ante los nuevos establecimientos basados en procesadores cuánticos y la dificultad de la minería crecería de forma exponencial.
En conclusión ¿Debemos preocuparnos por la llegada de la computación cuántica?, más que preocuparnos por la seguridad del bitcoin debemos tener en cuenta que este nuevo paradigma de computación de hacerse realidad cambiaría el mundo tal como lo conocemos, todos los sistemas de seguridad informática se verían sacudidos, serian posibles nuevos modelos de predicción climática, secuenciación del ADN, la matemática, la física, la medicina cambiarían radicalmente, son tantos los avances que este nuevo paradigma generaría que me atrevo a decir que el mundo después de la computación cuántica es un mundo que ni siquiera alcanzo a imaginar.