Você tem bitcoin, então talvez seja bom começar a pensar em proteção. Durante a última década, a programação computacional evoluiu de forma constante e alcançou o domínio quântico, produzindo dispositivos alucinantes que prometem níveis impensáveis de poder.
Em 2020, por exemplo, cientistas chineses usaram um computador quântico para executar um problema matemático que um supercomputador típico levaria 2,5 bilhões de anos para resolver. A máquina quântica resolveu em 200 segundos.
Mas o hype vai muito além dos cálculos de super-heróis. A computação quântica tem o potencial de transformar a forma como interagimos com a natureza.
Ele poderia acelerar a descoberta de medicamentos, vasculhando rapidamente as estruturas moleculares, um feito que a IBM fez parceria com a Cleveland Clinic para explorar. Poderia aumentar a segurança da Internet para quase inacessibilidade , ganhando atenção do Departamento de Energia dos EUA. Até mesmo empresas de manufatura, como a gigante automobilística BMW, entraram no jogo quântico porque poderiam aperfeiçoar a ciência dos materiais e reescrever a estrutura da inteligência artificial.
Poderíamos estar à beira de uma revolução quântica, onde os cientistas podem desenvolver medicamentos em velocidades recordes, prever o clima com incrível certeza e descobrir novos ângulos da física.
Há um problema, no entanto.
Computadores quânticos protótipos ainda funcionam em escalas relativamente pequenas. Qubits, as unidades básicas na versão quântica da linguagem de computador, são a força motriz por trás do poder de um PC quântico. A maioria dos processadores quânticos atuais chega a algumas dezenas de qubits, e o maior processador, construído pela IBM, atualmente tem 127 qubits. Esses números não são suficientes para avanços quânticos.
Mas o que seria? Em uma tentativa de avaliar o quão longe da linha do tempo quântica estamos atualmente, Mark Webber, um arquiteto quântico da startup inglesa Universal Quantum, e sua equipe calcularam a quantidade de qubits que teoricamente seriam necessários para hackear o formidável sistema de segurança empregado pelo bitcoin. moeda digital descentralizada que tem sido um investimento volátil, capturou a atenção de Elon Musk e se tornou o símbolo de uma revolução iminente nas finanças.
Resposta curta? Vários milhões a mais do que o mero processador de 127 qubits da IBM iluminando o caminho.
A fraqueza quântica do Bitcoin
O sistema de segurança do Bitcoin é considerado ultra-seguro contra computadores clássicos, e é por isso que oferece uma ótima maneira de medir o poder da computação quântica. É muito complexo, mas aqui está o que você precisa saber para nossos propósitos.
Toda vez que uma transação é feita, duas coisas importantes acontecem.
Uma chave pública, disponível para todos, e uma chave privada segura, visível apenas para o consumidor, são geradas. Essa combinação de teclas é então “escrita” digitalmente em um livro de transações monetárias dentro do sistema, também conhecido como blockchain .
Depois disso, a transação meio que “bloqueia”, impedindo qualquer pessoa de fazer qualquer coisa com os fundos associados. Mas há um lado cego: “Quando alguém faz uma transação em bitcoin, é anunciado ao mundo, mas não é completamente seguro até que seja integrado ao blockchain”, disse Webber.
Em outras palavras, entre a declaração pública de uma transação e a integração, existe uma janela de vulnerabilidade. Dentro dessa janela, os fundos podem, tecnicamente, ser manipulados. Digo tecnicamente porque isso exigiria algoritmos tão complexos que até mesmo os supercomputadores mais fortes não têm poder computacional suficiente para executá-los – e você pode esquecer os humanos tentando manualmente. Computadores quânticos podem, eventualmente.
“Se você tivesse um computador quântico e ele pudesse funcionar com rapidez suficiente, você poderia teoricamente aplicá-lo a transações rotineiras para desviá-las para um endereço diferente, por exemplo”, disse Webber.
Embora a estimativa geral da janela varie de 10 minutos a um dia, Webber diz que sua finitude a torna um teste particularmente bom para “Temos um tempo de execução desejado, quantos qubits precisamos?”
Mas antes de prosseguirmos, vamos discutir de onde se origina todo esse poder do qubit. É graças a dois recursos quânticos deslumbrantes que você não vai acreditar que não são ficção científica: superposição e emaranhamento.
Viagem rápida para qubit-land
Suponha que eu gire uma moeda em uma mesa e pergunte: “É cara ou coroa?” Você provavelmente diria: “O quê?” porque minha pergunta não faz muito sentido. Antes que a moeda se acomode em um lado, ela existe essencialmente como ambas as opções simultaneamente . Pense nesta moeda estonteante como estando em uma “superposição”.
Se você interromper sua superposição para examinar seu destino – isto é, fazer a moeda parar de girar – você não poderá trazer de volta o estado exato do limbo. Uma vez que você quebra a superposição, ela é quebrada para sempre.
Agora vamos modificar o caso para incluir duas moedas girando uma ao lado da outra. Desta vez, tenho uma condição: se a moeda A der cara, a moeda B também. Essas moedas agora são interdependentes, por assim dizer. A superposição de cada moeda está “emaranhada” na outra.
Ajustes na superposição da moeda A afetam instantaneamente a moeda B. Mesmo que apenas a moeda A pare de girar, por exemplo, você ganha conhecimento sobre a moeda B – quebrando assim sua superposição também. Isso soaria verdadeiro mesmo se as moedas estivessem em extremidades opostas do universo.
OK, você provavelmente está pensando: essas analogias meio que dependem da mente do observador. Você tem razão. Mas isso é porque estamos falando de moedas. Com partículas quânticas como elétrons e fótons, essas coisas realmente acontecem fisicamente.
Voltando ao verso da computação quântica, a superposição determina o estado de um bit. Os bits clássicos existem como 0 ou 1, mas os qubits, feitos de partículas quânticas, podem estar em superposição – 0 e 1 ao mesmo tempo. Mais importante, eles recuperam dados enquanto ainda estão nesse estado.
Como você pode imaginar, os qubits passam por cálculos em velocidades incompreensíveis, testando várias iterações simultaneamente e emaranhando-se com outros qubits para transmitir informações instantaneamente . Essa é a essência geral.
Para contextualizar, os computadores quânticos do Google e da IBM distribuem uniformemente os qubits em uma grade, usando o que é chamado de hardware quântico supercondutor. Qubits adjacentes podem se emaranhar para comunicar informações. A empresa de Webber se concentra no hardware de íons presos, o que permite que os qubits se movam livremente e colaborem em qualquer lugar em uma grade. De qualquer forma, porém, mais qubits equivalem a um poder de computação exponencialmente maior.
Mas quantos desses qubits devem ser sincronizados para aproveitar a janela de vulnerabilidade do bitcoin?
Desafio aceito: hackear bitcoin
Aqui está o que sabemos até agora: as transações de Bitcoin têm uma janela durante a qual são vulneráveis a computadores quânticos – mas não computadores clássicos e definitivamente não pessoas. Isso porque os sistemas quânticos são preenchidos com qubits, disparando e realizando cálculos em velocidades que o cérebro humano mal consegue compreender.
Usando pesquisas externas, Webber estabeleceu quantos qubits são necessários para penetrar nessa janela, descobrindo algumas estimativas sólidas. Mas lembre-se da delicadeza dos qubits. Se algo der errado em um computador quântico, a superposição é interrompida e todos os preciosos dados quânticos podem ser perdidos para sempre. E as coisas dão errado.
Para evitar esse desastre, os programadores quânticos fazem algo bastante intuitivo. Eles apenas usam mais qubits. É chamado de correção de erro quântico.
Economizando para simplificar, eles lançam um exército de qubits em cada computação para aumentar as chances de dados corretos. Por exemplo, se 9/10 qubits oferecessem a mesma solução, seria seguro dizer que está correto.
“Para ter um qubit lógico de alta qualidade – não é perfeito, mas é bom – é algo como 1.000 qubits físicos para um”, disse Webber. Assim, ele multiplicou sua estimativa inicial por 1.000 para obter uma resposta final.
Bingo, seriam necessários cerca de 317 milhões de qubits para hackear bitcoin em uma hora. Se você estiver olhando para uma janela de 10 minutos, “seria apenas um número maior”, disse ele. “Provavelmente seis vezes mais.” Isso colocaria o número de qubits em bilhões. Ainda não estamos nem perto desse ponto.
“Se você quiser quebrá-lo mais lentamente”, acrescentou Webber, “requer menos qubits no geral – então algo como 13 milhões para quebrá-lo em um dia”.
Webber não é o único a pensar em como a computação quântica poderia contornar a segurança das criptomoedas. O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA, por exemplo, está em busca de algoritmos de criptografia à prova de quântica para manter a criptomoeda segura, enquanto a Fundação Ethereum está investigando noções de resistência quântica.
Embora ainda tenhamos um caminho a percorrer antes de chegarmos a um hack quântico de bitcoin, Webber recomenda pensar em avanços agora: “Veja a transição da computação clássica de tubos de vácuo de 10 bits, ou quantos eles tinham no início, para os extremos que temos agora.
“Certamente, a computação quântica passará por uma transição semelhante.”
