Komputasi kuantum untuk menjalankan model ekonomi pada adopsi kripto

Dengan banyak akun, komputasi kuantum (QC), yang menggunakan atom "spin" alih-alih muatan listrik untuk mewakili biner 1 dan 0, berkembang pada tingkat eksponensial. Jika QC pernah diwujudkan dalam skala besar, itu bisa menjadi keuntungan bagi masyarakat manusia, membantu meningkatkan hasil panen, merancang obat-obatan yang lebih baik, dan merekayasa pesawat yang lebih aman, di antara manfaat lainnya. 

Sektor kripto juga bisa mendapat untung. Baru minggu lalu, misalnya, proyek yang ditugaskan oleh Bank of Canada mensimulasikan adopsi cryptocurrency di antara organisasi keuangan Kanada menggunakan komputasi kuantum. 

“Kami ingin menguji kekuatan komputasi kuantum pada kasus penelitian yang sulit dipecahkan menggunakan teknik komputasi klasik,” kata Maryam Haghighi, direktur ilmu data di Bank of Canada, dalam siaran persnya. 

Tetapi, yang lain khawatir bahwa komputasi kuantum, dengan kekuatan "kekuatan kasar" yang luar biasa, juga dapat memecahkan struktur kriptografi blockchain, yang telah melayani Bitcoin (BTC) dengan baik sejak awal. Memang, beberapa orang mengatakan itu hanya masalah waktu sebelum komputer kuantum akan dapat mengidentifikasi bilangan prima yang sangat besar yang merupakan konstituen kunci dari kunci pribadi BTC — dengan asumsi tidak ada tindakan pencegahan yang dikembangkan. 

Sejalan dengan ini, sebuah makalah yang baru-baru ini diterbitkan dihitung seberapa besar kekuatan kuantum yang diperlukan untuk menduplikasi kunci pribadi BTC, yaitu, “jumlah qubit fisik yang diperlukan untuk memecahkan enkripsi kurva eliptik 256-bit kunci dalam jaringan Bitcoin,” seperti yang dijelaskan oleh penulis makalah, yang terkait dengan Universitas Sussex. 

Yang pasti, ini bukan tugas yang mudah. Algoritme Bitcoin yang mengubah kunci publik menjadi kunci privat adalah “satu arah”, yang berarti mudah untuk menghasilkan kunci publik dari kunci privat tetapi hampir tidak mungkin untuk memperoleh kunci privat dari kunci publik menggunakan komputer masa kini. 

Selain itu, ini semua harus dilakukan dalam waktu sekitar 10 menit, jumlah waktu rata-rata kunci publik terbuka atau rentan di jaringan Bitcoin. Ini juga mengasumsikan bahwa kunci publik identik dengan alamat BTC, seperti kebanyakan di hari-hari awal Bitcoin sebelum menjadi praktik umum untuk menggunakan algoritma KECCAK untuk “menghash” kunci publik untuk menghasilkan alamat BTC. Diperkirakan sekitar seperempat dari Bitcoin yang ada menggunakan kunci publik tanpa hash.

Mengingat kendala ini, penulis memperkirakan bahwa 1.9 miliar qubit akan diperlukan untuk menembus satu kunci pribadi Bitcoin dalam waktu 10 menit. Qubit, atau bit kuantum, adalah analog dengan "bit" dalam komputasi klasik. Sebagai perbandingan, sebagian besar komputer proto-QC saat ini dapat memanggil hingga 50-100 qubit, meskipun prosesor kuantum Eagle IBM yang canggih dapat mengelola 127 qubit. 

Dengan kata lain, itu 127 qubit dibandingkan 1.9 miliar yang dibutuhkan untuk memecahkan keamanan Bitcoin menggunakan komputer kuantum ion terperangkap skala besar, seperti yang diusulkan dalam makalah AVS Quantum Science.

Mark Webber, arsitek kuantum di Universal Quantum, firma spin-out University of Sussex, dan penulis utama makalah tersebut, tersebut, “Perkiraan kebutuhan kami […] menunjukkan bahwa Bitcoin harus dianggap aman dari serangan kuantum untuk saat ini, tetapi teknologi komputasi kuantum meningkat dengan cepat dengan terobosan reguler yang memengaruhi perkiraan tersebut dan menjadikannya skenario yang sangat mungkin dalam 10 tahun ke depan.” 

Apakah ancaman itu nyata?

Bisakah keamanan Bitcoin benar-benar diretas? “Saya pikir komputer kuantum dapat memecahkan cryptocurrency,” Takaya Miyano, seorang profesor teknik mesin di Universitas Ritsumeikan Jepang, mengatakan kepada Cointelegraph, “Meskipun, tidak dalam waktu beberapa tahun, tetapi dalam waktu 10-20 tahun.”

Miyano baru-baru ini memimpin tim yang mengembangkan stream cipher berbasis chaos yang dirancang untuk menahan serangan dari komputer kuantum skala besar.

David Chaum, menulis tahun lalu untuk Cointelegraph, juga membunyikan alarm — tidak hanya untuk kripto tetapi juga untuk masyarakat luas:

“Mungkin yang paling menakutkan bagi masyarakat yang sangat bergantung pada internet, komputasi tingkat kuantum menempatkan semua infrastruktur digital kita dalam bahaya. Internet kontemporer kami dibangun di atas kriptografi⁠ — penggunaan kode dan kunci untuk mengamankan komunikasi pribadi dan penyimpanan data.”

Sementara itu, untuk cryptocurrency seperti Bitcoin dan Ether (ETH), “untuk siapa konsep ini mendasar, satu komputer kuantum yang cukup kuat dapat berarti pencurian nilai miliaran dolar atau penghancuran seluruh blockchain sama sekali,” lanjut Chaum.

Ada lebih dari 4 juta BTC “yang berpotensi rentan terhadap serangan kuantum,” firma konsultan Deloitte perkiraan, nomor yang terdiri dari pemilik yang menggunakan kunci publik tanpa hash atau yang menggunakan kembali alamat BTC, praktik tidak bijaksana lainnya. Pada harga pasar saat ini, jumlah itu berisiko sekitar $ 171 miliar. 

Baru-baru ini: Apakah informasi asimetris mendorong perubahan harga crypto yang liar?

“Secara pribadi, saya pikir saat ini kami tidak dapat membuat perkiraan yang baik” tentang waktu yang diperlukan sebelum komputer kuantum dapat memecahkan enkripsi BTC, Itan Barmes, pimpinan keamanan kuantum di Deloitte Netherlands dan rekan proyek di Forum Ekonomi Dunia, kepada Cointelegraph. Tapi, banyak ahli saat ini memperkirakan 10-15 tahun, katanya. Banyak dari perkiraan ini juga untuk memecahkan enkripsi tanpa batasan waktu. Melakukan semuanya dalam waktu 10 menit akan lebih sulit.

Cryptocurrency lain, bukan hanya Bitcoin, juga bisa rentan, termasuk yang memiliki mekanisme validasi proof-of-stake (PoS); Bitcoin menggunakan protokol proof-of-work (PoW). “Jika protokol blockchain mengekspos kunci publik untuk waktu yang cukup lama, secara otomatis menjadi rentan di bawah serangan kuantum,” Marek Narozniak, seorang fisikawan dan anggota kelompok penelitian kuantum Tim Byrnes di Universitas New York, mengatakan kepada Cointelegraph. “Itu bisa memungkinkan penyerang memalsukan transaksi atau meniru identitas produsen blok untuk sistem PoS.” 

Waktunya mempersiapkan

Tampaknya industri crypto mungkin memiliki waktu sekitar satu dekade untuk bersiap-siap menghadapi potensi serangan QC, dan ini sangat penting. Narozniak mencatat:

“Ada lebih dari cukup waktu untuk mengembangkan standar kriptografi yang aman kuantum dan menyusun garpu yang memadai untuk protokol blockchain yang saat ini digunakan.”

Ketika ditanya apakah dia yakin bahwa kriptografi pasca-kuantum akan dikembangkan tepat waktu untuk menggagalkan peretas sebelum penghalang 10 menit dilanggar, Deloitte's Barmes merujuk makalah yang lebih baru dia ikut menulis pada risiko kuantum ke blockchain Ethereum yang menggambarkan dua jenis serangan: serangan penyimpanan dan serangan transit. Yang pertama “tidak terlalu rumit untuk dieksekusi, tetapi untuk mempertahankannya, Anda tidak perlu mengganti algoritme kriptografi.” Di sisi lain, dia mengatakan kepada Cointelegraph:

“Serangan transit jauh lebih sulit untuk dieksekusi dan juga jauh lebih sulit untuk dilindungi. Ada beberapa kandidat algoritma yang diyakini tahan terhadap serangan kuantum. Namun, mereka semua memiliki kelemahan kinerja yang dapat merusak penerapan dan skalabilitas ke blockchain.”

Perlombaan senjata?

Apa yang terjadi di area ini, kemudian, tampaknya menjadi semacam perlombaan senjata — ketika komputer tumbuh lebih kuat, algoritma pertahanan harus dikembangkan untuk menghadapi ancaman. 

“Pola keseluruhan ini benar-benar bukan hal baru bagi kami,” kata Narozniak. “Kami juga melihatnya di industri lain.” Inovasi diperkenalkan, dan yang lain mencoba mencurinya, sehingga mekanisme perlindungan pembajakan dikembangkan, yang memicu perangkat pencurian yang lebih pintar. 

“Apa yang membuat kasus kriptografi kuantum-aman ini sedikit berbeda adalah bahwa algoritma kuantum memaksakan perubahan yang lebih drastis. Bagaimanapun, perangkat tersebut didasarkan pada fisika yang berbeda dan untuk masalah tertentu mereka menawarkan kompleksitas komputasi yang berbeda, ”tambah Narozniak.

Memang, QC memanfaatkan kualitas luar biasa dari mekanika kuantum di mana elektron atau partikel atom dapat berada di dua keadaan pada saat yang sama. Dalam komputasi klasik, muatan listrik mewakili informasi sebagai 0 atau 1 dan itu tetap, tetapi dalam komputasi kuantum, partikel atom dapat berupa 0 dan 1, atau 1 dan 1, atau 0 dan a 0, dll. Jika kualitas unik ini dapat dimanfaatkan, daya komputasi meledak berlipat ganda, dan pengembangan QC, dipasangkan dengan algoritme Shor — pertama kali dijelaskan pada tahun 1994 sebagai kemungkinan teoretis, tetapi segera menjadi kenyataan yang luas jangkauannya, banyak yang percaya — juga mengancam untuk memecahkan enkripsi RSA, yang digunakan di sebagian besar internet termasuk situs web dan email. 

“Ya, ini adalah perlombaan senjata yang sangat sulit dan menarik,” kata Miyano kepada Cointelegraph. “Serangan — termasuk serangan saluran samping — ke sistem kripto menjadi semakin kuat, karena kemajuan dalam komputer dan algoritme matematika yang berjalan di mesin. Sistem kripto apa pun bisa tiba-tiba rusak karena munculnya algoritme yang sangat kuat.”

Mensimulasikan hubungan keuangan 

Namun, orang tidak boleh berasumsi bahwa dampak komputasi kuantum pada sektor kripto akan sepenuhnya merusak. Samuel Mugel, chief technology officer di Multiverse Computing, perusahaan yang memimpin program yang dirujuk di atas di Bank of Canada, menjelaskan bahwa dalam uji coba, mereka dapat mensimulasikan jaringan hubungan keuangan di mana keputusan yang mungkin dibuat oleh satu perusahaan adalah sangat bergantung pada keputusan perusahaan lain, menjelaskan lebih lanjut kepada Cointelegraph:

“Jaringan teori permainan seperti ini sangat sulit untuk dipecahkan oleh superkomputer biasa karena perilaku yang lebih optimal dapat diabaikan. Komputer kuantum memiliki cara untuk menangani jenis masalah ini dengan lebih efisien.”

Perangkat berdasarkan mekanika kuantum berpotensi menawarkan kemungkinan unik lainnya, tambah Narozniak, “Misalnya, tidak seperti keadaan klasik, keadaan kuantum tidak dapat disalin. Jika token digital direpresentasikan menggunakan status kuantum, teorema tanpa kloning akan secara otomatis melindunginya agar tidak dibelanjakan.”

Baru-baru ini: Crypto dilihat sebagai 'masa depan uang' di negara-negara yang terperosok inflasi

Keterikatan kuantum juga dapat digunakan untuk mengamankan kontrak cerdas kuantum, kata Narozniak. “Token dapat terjerat selama pelaksanaan kontrak membuat kedua belah pihak rentan terhadap kerugian akhirnya jika kontrak pintar tidak dijalankan sesuai kesepakatan.”

Mengembangkan kriptografi pasca-kuantum

Secara keseluruhan, ancaman terhadap cryptoverse dari komputasi kuantum tampak nyata, tetapi kekuatan besar akan diperlukan untuk menembus kriptografi yang mendasari crypto, dan peretas juga harus bekerja di bawah batasan waktu yang ketat — hanya memiliki 10 menit untuk menembus kunci pribadi BTC, misalnya. Realitas memecahkan enkripsi kurva eliptik Bitcoin melalui penggunaan komputasi kuantum setidaknya satu dekade lagi juga. Tapi, industri perlu mulai sekarang dalam mengembangkan pencegah. “Saya akan mengatakan bahwa kami harus siap tepat waktu, tetapi kami harus mulai bekerja dengan serius untuk itu,” kata Barmes.

Faktanya, sejumlah besar penelitian sekarang sedang berlangsung “dalam kripto pasca-kuantum,” Dawn Song, seorang profesor di divisi ilmu komputer di University of California, Berkeley, mengatakan kepada Cointelegraph, menambahkan:

“Penting bagi kami untuk mengembangkan kriptografi tahan kuantum, atau pasca-kuantum, sehingga kami memiliki alternatif yang siap ketika komputer kuantum cukup kuat dalam kenyataan.”