Quantum computing bedreigt het Bitcoin-netwerk van $2 biljoen. BTQ Technologies zegt dat het een verdediging heeft.

De mediaberichtgeving over de dreiging van quantum computing wijst doorgaans cryptovaluta aan als een belangrijk gebied van klassieke cryptografie dat moeiteloos zal worden doorbroken wanneer de technologie mainstream wordt, wat volgens sommige schattingen binnen minder dan tien jaar het geval kan zijn.

Eenvoudig gezegd kunnen computerchips die gebaseerd zijn op kwantummechanica bepaalde berekeningen exponentieel sneller uitvoeren dan een traditionele processor. Die snelheid bedreigt een groot deel van de bestaande cryptografie, die is gebaseerd op de tijd die nodig is om complexe vergelijkingen op te lossen.

Niet verrassend is er een streven om benaderingen te identificeren die het risico kunnen beperken, een punt dat in veel van de wordt veronachtzaamd.“parallelle universum” verslaggeving over de nieuwste quantumchips. Onder deze inspanningen om quantumbestendige algoritmen te ontwikkelen, valt het vervangen van de huidige public key encryptie met een alternatief dat bekend staat als op rooster gebaseerde ondertekening.

Een benadering om de Bitcoin-blockchain ter waarde van $2 biljoen te beschermen, is onthuld door een specialist in post-quantum cryptografie BTQ Technologies (BTQ): Bitcoin Quantum, een permissionless bitcoin fork testnet, zegt de uitdaging aan te gaan.

Dit is een openbaar, uitvoerbaar netwerk waar miners, ontwikkelaars, onderzoekers en gebruikers kwantumresistente transacties kunnen stress-testen en de operationele compromissen kunnen blootleggen voordat een migratiegesprek op mainnet-niveau urgent wordt, aldus Chris Tam, hoofd quantuminnovatie bij BTQ. Het systeem omvat een block explorer en een mijnpool, die directe toegankelijkheid biedt.

Twee aanvalsvectoren

Quantumcomputing opent twee aanvalsvectoren op Bitcoin: de mogelijkheid om een privésleutel af te leiden van een publieke sleutel, en aanvallen op het proof-of-work-algoritme van het netwerk. Het algoritme stelt miners, de deelnemers die het netwerk beveiligen, in staat om transacties chronologisch te ordenen in blocks.

Gegeven een publieke sleutel, zou een quantumcomputer snel de privésleutel kunnen berekenen en deze gebruiken om fondsen te stelen, waardoor het hele concept van beveiliging verloren gaat, aldus Tam.

“Je zou alleen van een private key naar een public key moeten kunnen gaan, het hoort een eenrichtingsfunctie te zijn,” zei Tam in een interview. “Maar een quantumcomputer heeft het vermogen om wat men noemt de "discrete logaritmeprobleem. Wij nemen aan dat dat probleem moeilijk is, maar helaas is het in de kwantumwereld niet moeilijk, waar je een exponentiële versnelling krijgt in het aantal qubits.”

Het goede nieuws is dat je geen quantum nodig hebt om quantum te bestrijden, zei Tam. Het kan worden bereikt met bestaande berekeningen en algoritmes. Post-quantum algoritmes maken gebruik van hetzelfde soort versleutelingsmechanisme en interface als de digitale handtekeningen van vandaag, maar met meer robuuste wiskunde die de infrastructuur ondersteunt, legde hij uit.

“We beschikken nog steeds over wat men een digitaal handtekeningalgoritme noemt, maar de wiskundige problemen die hieraan ten grondslag liggen verschuiven van een discrete logaritme naar een wiskundig probleem dat wordt verondersteld moeilijk op te lossen te zijn door een quantumcomputer,” zei Tam. “En wanneer ik zeg ‘verondersteld moeilijk,’ hebben we het hier over internationale cryptografische standaarden.”

Het post-quantumproces is in volle gang. Al in 2016 riep het U.S. National Institute of Standards and Technology (NIST) post-quantum cryptografie-algoritmen op ter vervanging van de destijds gebruikte algoritmen.

Tot nu toe is een post-quantum algoritme, in de volksmond bekend als Dilithium (officieel het Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm of ML-DSA), in augustus 2024 gestandaardiseerd in de Verenigde Staten. ML-DSA is ook het algoritme dat wordt gebruikt in Bitcoin Quantum.

Een reden waarom het in snelbewegende en innovatieve gebieden zoals cryptocurrency nog niet is geïmplementeerd, is dat het veel duurder is om te beheren.

Vergeleken met bestaande digitale handtekeningen, die elke keer worden gebruikt wanneer een bericht naar een blockchain wordt gestuurd of zelfs om een WhatsApp-bericht te verzenden, zijn post-quantum-algoritmen minstens 200 keer groter.

“Er zijn dus manieren om deze kwantumrisico’s te beperken, maar ze brengen hun eigen problemen met zich mee, namelijk op het gebied van prestaties en de kostenoverhead bij grootschalige inzet,” zei Tam.

Het behouden van de identiteit van bitcoin

Maar dat is niet het grootste probleem. Voor een wijziging om van kracht te worden, zou de Bitcoin-blockchain een hard fork moeten ondergaan: een upgrade die niet compatibel is met oudere versies. Het overtuigen van de Bitcoin-gemeenschap dat zo'n stap noodzakelijk is, zal waarschijnlijk op stevige tegenstand stuiten.

Iedereen die bekend is met de geschiedenis van het Bitcoin-netwerk weet dat veel invloedrijke persoonlijkheden hebben verklaard dat een hard fork effectief een nieuwe munt zou creëren die niet langer bitcoin zou zijn.

Bitcoin Improvement Proposals zoals BIP-360 zijn van plan het probleem aan te pakken door het introduceren van kwantumresistente adrestypes en een geleidelijke overgang mogelijk te maken. Er is echter nog geen tijdlijn vastgesteld, en er is nog geen migratie begonnen.

In een poging degenen die mogelijk tegen de implementatie van de kwantumveilige maatregelen van zijn bedrijf zijn te verzachten, verwijst Tam naar de meest invloedrijke stem van allemaal, die van de pseudonieme Bitcoin-oprichter, Satoshi Nakamoto.

“Satoshi Nakamoto begreep vanaf dag één dat er een kwantumrisico was verbonden aan het soort cryptografie dat momenteel wordt gebruikt. En als je daadwerkelijk teruggaat en naar de codebase kijkt, zul je zien dat Satoshi na een paar jaar de manier waarop betalingen worden gedaan, heeft veranderd,” zei Tam. “Hij zag dit als een fundamenteel inzicht, waarbij zodra je je publieke sleutel op de blockchain blootstelt, een kwantumcomputer vervolgens de privésleutel kan afleiden.”