Novos avanços em Computação Quântica e seu impacto potencial na Blockchain

A Google lançou recentemente o novo chip de Computação Quântica da geração Willow, esta tecnologia inovadora é um grande avanço desde que foi alcançada pela primeira vez a "supremacia quântica" em 2019. Willow possui 105 qubits e obteve o melhor desempenho da sua categoria em dois testes de referência: correção quântica e amostragem de circuitos aleatórios.

No teste de referência de amostragem de circuitos aleatórios, o chip Willow completou uma tarefa de cálculo que os supercomputadores mais rápidos de hoje levariam 10^25 anos a realizar, em apenas 5 minutos, um número que até supera a idade conhecida do universo. O Willow consegue reduzir a taxa de erro de forma exponencial e abaixo de um certo limiar, o que é uma condição importante para a viabilização da Computação Quântica.

Este avanço tecnológico não apenas impulsionou o desenvolvimento da Computação Quântica, mas também teve um impacto profundo em vários setores, especialmente nas áreas de Blockchain e criptomoedas. Por exemplo, o algoritmo de assinatura digital de curva elíptica (ECDSA) e a função de hash SHA-256 são amplamente utilizados nas transações de criptomoedas como o Bitcoin. Estudos mostram que algoritmos quânticos podem quebrar essas bases criptográficas, embora o número de qubits necessários ainda seja bastante elevado.

Na negociação de Bitcoin, existem duas categorias de endereços de carteira: uma usa diretamente a chave pública ECDSA do destinatário, enquanto a outra utiliza o valor hash da chave pública. Como todas as transações de Bitcoin são públicas, isso significa que um atacante pode potencialmente obter as informações da chave pública do usuário. Uma vez que possua um computador quântico suficientemente poderoso, o atacante pode deduzir a chave privada em um curto espaço de tempo, controlando assim o respectivo Bitcoin.

Embora os computadores quânticos atuais ainda não possam representar uma ameaça direta aos algoritmos de criptografia utilizados na realidade, os rápidos avanços desta tecnologia já apresentaram novos desafios ao sistema de segurança das criptomoedas. Como proteger a segurança das criptomoedas sob a pressão da computação quântica será o foco de atenção conjunta da comunidade científica e do setor financeiro.

Para enfrentar esse desafio, a criptografia pós-quântica (PQC) surgiu. PQC é um novo tipo de algoritmo de criptografia capaz de resistir a ataques de computação quântica. Migrar a blockchain para um nível resistente a quântica não é apenas uma exploração de tecnologia de ponta, mas também para garantir a segurança robusta e de longo prazo da blockchain no futuro.

Algumas instituições de pesquisa já avançaram nesta área, completando a construção de capacidades de criptografia pós-quântica em todo o processo do Blockchain, e desenvolveram uma biblioteca de criptografia que suporta vários algoritmos de criptografia pós-quântica com padrões NIST. Ao mesmo tempo, para resolver o problema da expansão do armazenamento de assinaturas pós-quânticas, otimizaram o processo de consenso e reduziram a latência de leitura de memória, fazendo com que o desempenho do Blockchain resistente a quântica possa atingir cerca de 50% do desempenho da cadeia original.

Além disso, também houve avanços na migração pós-quântica de algoritmos criptográficos de alta capacidade. Os pesquisadores desenvolveram um protocolo de gestão de chaves distribuídas para o algoritmo de assinatura pós-quântica Dilithium, padrão NIST, que é o primeiro protocolo de assinatura de limiar distribuído pós-quântico eficiente da indústria, apresentando melhorias significativas em desempenho em relação às soluções existentes.

Com o constante avanço da Computação Quântica, a indústria de Blockchain e criptomoedas precisa se preparar para o futuro, desenvolvendo e implementando tecnologias resistentes a quântica, a fim de garantir a segurança e a confiabilidade no futuro. Isso não diz respeito apenas à segurança dos ativos pessoais, mas também à estabilidade de todo o ecossistema da economia digital.