Google: квантовые вычисления могут взломать Bitcoin быстрее, чем добыть блок

• Google оценила, что для взлома Bitcoin требуется менее 500 000 физических кубитов.

• Исследование Google подтверждает, что Ethereum более уязвим для квантовых атак, чем Bitcoin.

31 марта команда Google Quantum AI опубликовала новое исследование, в котором отмечается, что квантовый компьютер может взломать открытый ключ Bitcoin менее чем за 9 минут, что меньше, чем среднее время, необходимое для майнинга нового блока.

Исследование было возглавлено Райаном Бэббушем и Хартмутом Невеном при участии исследователей из UC Berkeley, Ethereum Foundation и Стэнфордского университета и называется «Защита криптографических систем на основе эллиптических кривых от квантовых уязвимостей: оценка ресурсов и меры защиты».

Основной вывод – количественный. Согласно статье, алгоритм Shor (квантовый метод, позволяющий вывести закрытый ключ из открытого) может быть выполнен для взлома алгоритма ECDLP-256 (стандарт, используемый Bitcoin) с использованием менее 1200 логических кубитов и 90 миллионов логических вентилей Toffoli, или, альтернативно, с использованием менее 1450 логических кубитов и 70 миллионов логических вентилей Toffoli.

Логический кубит – это единица квантовых вычислений с интегрированной коррекцией ошибок, построенная из сотен или тысяч отдельных физических кубитов; логические вентили Toffoli – это самые затратные операции в алгоритме Shor, и они определяют, сколько времени требуется для его выполнения.

В пересчете на физическое оборудование, исследование оценивает, что эти схемы могут быть выполнены на архитектуре сверхпроводящих кубитов с использованием менее 500 000 физических кубитов всего за несколько минут.

По словам Google, это почти в 20 раз меньше, чем предыдущие наиболее эффективные оценки для этой же задачи.

Оценки Google угрозы квантовых вычислений

Google Quantum AI оценивает, что ресурсы, необходимые для взлома Bitcoin, в 20 раз меньше, чем предполагалось ранее. Источник: Google.

В статье также проводится важное оперативное различие для Bitcoin. Исследователи различают квантовые компьютеры с "быстрой" скоростью работы (например, основанные на сверхпроводящих кубитах, фотонных или кремниевых) и компьютеры с "медленной" скоростью работы (например, основанные на нейтральных атомах или ионных ловушках).

Первые выполняют операции на две-три порядка быстрее. Это важно, потому что у Bitcoin среднее время блока составляет десять минут: если квантовый компьютер может вычислить закрытый ключ транзакции до того, как эта транзакция будет записана в блокчейн, он может перехватить ее и перенаправить средства.

Google оценивает, что машине на основе сверхпроводников с описанными характеристиками потребуется около девяти минут для вычисления ключа, что технически делает возможной такую атаку (известную как атака "по пути следования") на транзакции в Bitcoin.

Атака "по пути следования" работает следующим образом: когда пользователь отправляет транзакцию, его открытый ключ остается видимым в сети на время, необходимое для включения его в блок. В этот промежуток времени достаточно быстрый квантовый компьютер может вычислить соответствующий закрытый ключ и отправить поддельную транзакцию, которая перенаправит средства до подтверждения оригинальной транзакции.

До сих пор предполагалось, что ни один квантовый компьютер не сможет выполнить этот процесс в течение десятиминутного блока Bitcoin. Новые данные от Google значительно сокращают этот временной интервал.

В исследовании также отмечается, что предполагаемые 500 000 физических кубитов представляют собой относительно консервативные аппаратные условия, соответствующие квантовым процессорам, которые Google уже продемонстрировала экспериментально. С более агрессивными архитектурами это число может снизиться ниже 100 000 физических кубитов, хотя такое оборудование пока не существует в продемонстрированном масштабе, по словам Google Quantum AI.

Google не опубликовала схемы, которые позволили бы осуществить атаку (чтобы не предоставить потенциальным злоумышленникам руководство до того, как уязвимые сети перейдут на новые системы), но она включила криптографические тесты, которые могут быть публично проверены, что позволяет третьим лицам подтвердить, что эти схемы существуют и дают заявленные результаты.

Ethereum: более широкая поверхность атаки

В статье от Google есть специальный раздел, посвященный Ethereum, и, в соответствии с тем, что уже объясняла CriptoNoticias, в ней делается вывод, что его квантовая уязвимость шире, чем у Bitcoin.

В отличие от Bitcoin, где основной риск связан с приватными ключами пользователей, Ethereum сочетает этот риск с дополнительными уязвимостями, вытекающими из его модели аккаунтов, смарт-контрактов и механизма консенсуса.

Согласно исследованию, 1000 смарт-контрактов с наибольшей стоимостью содержат около 20,5 миллионов эфиров (ETH), уязвимых для атак в состоянии покоя, а административные ключи контрактов, управляющих стейблкоинами и реальными активами (RWA), совокупная стоимость которых превышает 200 миллиардов долларов, становятся уязвимыми с момента совершения первой транзакции.

Механизм консенсуса Proof-of-Stake ( PoS) Ethereum также уязвим, поскольку он использует схему подписи, называемую BLS, на эллиптической кривой, которая, согласно анализу Google, может быть скомпрометирована с использованием ресурсов, аналогичных тем, что требуются для атаки на Bitcoin.

В отчете также отмечается, что Фонд Ethereum опережает Bitcoin в переходе к постквантовой криптографии, отчасти потому, что обладает централизованным руководством, которое может более оперативно координировать изменения протокола.

Уменьшается ли окно для миграции? Различные мнения

Исследование Google Quantum AI приходит к выводу, что время, доступное для миграции криптовалют на постквантовую криптографию ( PQC), алгоритмы, разработанные для защиты от квантовых атак, все еще превышает время, необходимое для этого, но этот запас уменьшается.

Инфографика о том, как квантовые вычисления могут повлиять на Bitcoin. Источник: CriptoNoticias.

Миграция технически возможна, поскольку существуют стандарты PQC, одобренные Национальным институтом стандартов и технологий США ( NIST) в 2024 году. Для Bitcoin, в частности, предложение BIP-360 предлагает новый тип адреса, который скрывает открытые ключи от атак в состоянии покоя, хотя этот вопрос еще не получил согласия в сообществе.

Препятствие заключается не только в технических аспектах. Как предупредила компания ARK Invest в отчете, опубликованном 11 марта и подготовленном совместно с компанией Unchained, децентрализованное управление биткойном является одновременно наибольшим преимуществом и главным препятствием для своевременного внесения изменений.

ARK прогнозирует, что конкретная угроза, связанная с квантовыми вычислениями, возникнет в течение 10-20 лет, что соответствует мнению крупных компаний, таких как IBM, Microsoft и NIST. Новые исследования показывают, что для решения этой проблемы потребуется меньше вычислительных ресурсов.

ARK также выявила, что около 35% предложения BTC находится на уязвимых адресах, включая 1,7 миллиона BTC в самом старом формате биткойна (P2PK), который напрямую отображает открытые ключи в блокчейне и не может быть перенесен, если закрытые ключи утеряны. Эти средства станут первыми целями для атаки.

Мнения относительно срочности проблемы остаются противоречивыми. Адам Бэк, соучредитель Blockstream, оценивает риск как "находящийся на расстоянии одной или двух десятилетий". Виталик Бутерин, соучредитель Ethereum, считает, что это может произойти в 2028 году.

То, что Google добавляет к этой дискуссии, - это не конкретная дата, а переменная, которая меняется быстрее, чем ожидалось: стоимость атаки.

Теги: Bitcoin (BTC) Blockchain Квантовые вычисления Главное Ethereum (ETH) Google

У вас есть важная информация для наших журналистов? Свяжитесь с нами