Computadoras cuánticas versus minería de Cripto : cómo distinguir los hechos de la ficción

Las computadoras cuánticas son máquinas especiales que pueden realizar ciertos cálculos significativamente más rápido que las computadoras comunes, conocidas como “computadoras clásicas”, y representan la próxima frontera en la Tecnología computacional.

En los últimos años, ha habido temores crecientes de que estas computadoras superiores eventualmente podrían ser destinadas a procesarminería de Criptocálculos necesarios para generar nuevos bloques.

Esta pieza es parte de CoinDeskSemana de la minería.

Si eso sucediera, la preocupación es que quienes poseen computadoras cuánticas podrían, en teoría, obtener una ventaja significativa sobre todos los demás mineros en el mundo.red blockchain, amenazando la descentralización y la seguridad deprueba de trabajocadenas de bloques comoBitcoin y Litecoin. Sin mencionar que se gana la gran mayoría del dinero restante.recompensas en bloque.

¿Qué es la computación cuántica?

Para entender cómo funcionan las computadoras cuánticas, primero hay que entender que las computadoras clásicas (como las que tenemos en casa o las que usamos en el trabajo) representan todos los bits de datos como ONE de dos estados, un 0 o un 1. Esto se conoce como código binario.

Al unir 0 y 1, es posible realizar cálculos más complejos y almacenar datos más complejos. Pero incluso con la unión de 0 y 1, las computadoras clásicas siguen teniendo capacidades de procesamiento limitadas y solo pueden ejecutarun cálculo a la vez.

Por otro lado, los ordenadores cuánticos pueden realizar cálculos simultáneos gracias al uso de bits cuánticos, también conocidos como “qubits”. En lugar de representar datos en dos estados (0 o 1), los qubits pueden representar datos en tres estados: 0, 1 o ambos. Esto se conoce como “superposición”.

Recordar El gato de Schrödinger? Este es ONE de los ejemplos más populares de superposición cuántica, donde un gato abandonado en una caja no puede estar ni vivo ni muerto. Se considera que es ambas cosas.

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Al proporcionar una mayor cantidad de estados, las computadoras cuánticas tienen la capacidad de realizar cálculos exponencialmente más grandes. Pero esta Tecnología tiene una serie de advertencias importantes que analizaremos más adelante.

¿Qué amenazas representan las computadoras cuánticas para la minería de Cripto ?

Un artículo publicado recientementetrabajo académico En AVS Quantum Science, titulado “El impacto de las especificaciones de hardware para alcanzar la ventaja cuántica en el régimen tolerante a fallas”, se describieron dos amenazas clave que plantea la computación cuántica a la minería de Cripto , específicamente la minería de Bitcoin (BTC), y al ecosistema más amplio.

• Amenaza al mecanismo de consenso de prueba de trabajo.
• Amenaza al cifrado de curva elíptica de las firmas digitales.

La amenaza de las computadoras cuánticas para las cadenas de bloques de prueba de trabajo

El mecanismo de consenso de prueba de trabajoSe refiere al sistema especial que emplean ciertas cadenas de bloques para seleccionar a los participantes honestos que desempeñen el importante papel de proponer nuevos bloques de datos de transacciones que se añadirán a la cadena de bloques. Como no existe una única autoridad que gobierne una cadena de bloques, esta debe depender de un sistema automatizado codificado en el protocolo para filtrar a los usuarios deshonestos que podrían intentar corromper la cadena de bloques con transacciones no válidas.

Los ordenadores cuánticos tienen la capacidad de realizar cálculos más complejos que otros tipos de máquinas especializadas, por lo que la preocupación obvia es que podrían dominar la competencia basada en la minería. Sin embargo, según los autores del artículo, esa amenaza se considera mínima debido a la naturaleza del tiempo de ciclo de reloj considerablemente más lento de los ordenadores cuánticos en comparación con los ordenadores de bajo consumo.Mineros de circuitos integrados de aplicación específica (ASIC)

“Es poco probable que la aceleración algorítmica compense los tiempos de ciclo de reloj considerablemente más lentos en relación con la computación clásica de última generación en el futuro previsible”, según el documento.

Pero, ¿cómo pueden los ordenadores cuánticos tener ciclos de reloj más lentos pero procesar más cálculos que los ordenadores clásicos? Según Macauley Coggins, fundador deComputación cuántica en el Reino Unido, tiene que ver con la capacidad de una computadora cuántica de procesar cálculos simultáneamente:

“El poder de la computación cuántica no reside en que sea más rápida, es decir, en que tenga velocidades de reloj más rápidas, sino en que puede hacer uso del paralelismo cuántico. Es decir, que cada combinación de un problema se puede calcular en paralelo”.

De hecho, los científicos informáticos en otro artículo académico titulado “Vulnerabilidad de las tecnologías blockchain a los ataques cuánticos”, que se publicó en ScienceDirect, sugirió que podría pasar hasta el año 2028 antes de que las computadoras cuánticas sean lo suficientemente sofisticadas como para superar a la Tecnología actual de chips ASIC y realizar un ataque mayoritario en una red blockchain. Eso sin tener en cuenta las futuras mejoras en la Tecnología de chips ASIC para ese momento.

“Nuestros propios cálculos basados ​​en la Tecnología ASIC actual, así como los de otros autores [2,3], sitúan la fecha probable más temprana en la que será posible este tipo de ataque en 2028. Sin embargo, es probable que los avances en la Tecnología ASIC retrasen esta fecha mucho más”, según el estudio publicado en ScienceDirect.

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Descifrando la criptografía de clave pública y privada mediante ordenadores cuánticos

Ambos artículos coincidieron en que la mayor amenaza que plantean las computadoras cuánticas a las Cripto no es la minería, sino romper la "Algoritmo de firma digital de curva elíptica, o ECDSA, que es utilizado por Bitcoin y una gran mayoría de otras criptomonedas líderes.

ECDSA es el sistema criptográfico utilizado para generar claves públicas y privadas vinculadas matemáticamente: las herramientas digitales necesarias para enviar y recibir Criptomonedas , así como para demostrar quién es el propietario de los activos guardados en una billetera Cripto .

Romper esta forma de cifrado significaría que una persona podría averiguar la clave privada de otra persona a partir de su clave pública, que se transmite libremente a toda la red cada vez que la billetera realiza una transacción. Acceder a una clave privada es como identificar la contraseña de una persona y le daría al atacante control total sobre los fondos guardados en la dirección de la billetera.

“Si se utiliza el mismo par de claves pública/privada para almacenar los Bitcoin de los usuarios después de que la clave pública se haga pública, entonces todos los fondos protegidos por el par de claves serán vulnerables. Sin embargo, también hay que tener en cuenta que las billeteras de Bitcoin tienden a no utilizar repetidamente los mismos pares de claves”, según el artículo publicado en AVS Quantum Science.

¿Cuántos cúbits harían falta para romper el algoritmo de la curva elíptica? Según el artículo de AVS Quantum Science, bastantes:

“... Se necesitarían 317 × 106 qubits físicos para descifrar el cifrado en una hora con un tiempo de ciclo de código de 1 μs. Para descifrarlo en 10 minutos con el mismo tiempo de ciclo de código, se necesitarían 1,9 × 109 qubits físicos, mientras que para descifrarlo en un día, se necesitarían solo 13 × 106 qubits físicos”.

Principales problemas a los que se enfrenta la Tecnología de computación cuántica

Si bien las computadoras cuánticas ya son una realidad, la Tecnología aún está en sus primeras etapas.

El procesador cuántico de IBM,apodado "Águila",Se considera el sistema de computación cuántica más potente del mundo hasta la fecha: contiene 127 cúbits, una cifra muy lejana de los 1.900 millones de cúbits que se estima que se necesitan para superar el ECDSA en 10 minutos.

Añadir más cúbits no es tan sencillo como parece. Todo se reduce a un factor enormemente limitante conocido como “ruido cuántico”. El término se refiere a cualquier tipo de cambio ambiental sutil que pueda afectar el rendimiento de un cúbit. De hecho, la más mínima vibración o fluctuación en las WAVES electromagnéticas o de temperatura puede causar algo conocido como “decoherencia”, que hace que los cúbits sean incapaces de realizar un solo cálculo. El problema se vuelve cada vez más persistente cuanto más cúbits están involucrados.

Es esta sensibilidad a los factores externos lo que inhibe significativamente la progresión de las computadoras cuánticas y significa que es poco probable que se conviertan en una amenaza importante para la minería de Criptomonedas o para la criptografía subyacente que asegura las transacciones hasta que se aborde este problema.

Se están haciendo esfuerzos para crear computadoras híbridas cuánticas y clásicas, así como para crear software que minimice las perturbaciones causadas por el ruido cuántico, pero eso no resuelve otro problema crítico al que se enfrentan las computadoras cuánticas.

A diferencia de lo que ocurre con los ordenadores clásicos, es increíblemente difícil eliminar errores al realizar cálculos en un ordenador cuántico debido a la naturaleza lineal de los cálculos cuánticos. Comprobar si hay errores en los cúbits puede alterar su estado o superposición, lo que distorsionaría los resultados.

Sin embargo, ha habido una serie de avances en la corrección de errores cuánticos, en concreto algo llamadoCódigo Bacon-Shordesarrollado por el físicoCristóbal Monroey varios investigadores de la Universidad de Maryland. Pero, una vez más, se estima que este tipo de corrección de errores requiere un ordenador cuántico con al menos 1.300 qubits, más de 10 veces la cantidad de qubits presentes en el procesador Eagle de IBM.

Tal como están las cosas, si bien las computadoras cuánticas ONE día podrían tener la capacidad de socavar gravemente la minería de Cripto y la integridad de las redes basadas en blockchain, la Tecnología actual está lejos de ser lo suficientemente sofisticada como para causar una preocupación seria.

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