Oggi parliamo di Blockchain & Meccanica Quantistica! Un interessante articolo su academy.youngplatform.com affronta il tema: i computer quantistici minacciano la sicurezza della Blockchain (in particolare Bitcoin)?
Vediamo i punti fondamentali:
- la sicurezza della rete si basa su un codice molto difficile da decrifrare (tramite Brute-Force un uso spropositato di risorse, a causa delle elevate combinazioni possibili), la SHA-256 (Secure Hash Algorithm); essendoci 256 bit, ognuno con valore 0-1, le combinazioni possibibili sono 2256, un numero enorme maggiore di 1077
- i qubit (quantum bit) sono diversi dai bit classici, derivano dalla meccanica quantistica quindi sovrapposizione di valori 0-1, senza approfondire troppo questo è possibile grazie alla linearità dell'equazione di Schrödinger, per cui risultano matematicamente valide combinazioni lineari delle funzioni d'onda; le capacità di calcolo aumentano quindi in modo vertiginoso (esponenziale) con un semplice aumento del numero di qubits, dato che le operazioni possono essere svolte in contemporanea (quindi questo sistema è efficiente per determinati algoritmi)
- poi secondo una funzione probabilistica (non 100% deterministica) viene comunque fissato il valore finale del qubit, 0-1, analogo al comportamento classico; senza entrare nei dettagli, l'equazione di Schrödinger è un'equazione differenziale a derivate parziali (PDE), la sua risoluzione rappresenta la funzione d'onda, ovvero la densità di probabilità: da qui il legame: <<la densità di probabilità che la particella abbia posizione X sarà quindi il modulo quadro della componente X-esima |Ψ(X)|2>>
L'aspetto fondamentale è questo: l'andamento esponenziale 2N descritto prima, produce questo risultato (citando l'articolo): <<i qubit si baseranno sulla sovrapposizione dei loro stati quantici per rappresentare, contemporaneamente, più valori e condurre calcoli in parallelo>>.
Dunque, una potenza di calcolo del genere, che aumenta in modo spropositato con il numedo di qubit impiegati, minaccia la sicurezza dell'intera crittografia (eventualmente violabile solo con un uso enorme di risorse, essendo un attacco di tipo brute-force) e quindi potenzialmente anche della Blockchain?
Se da un lato è vero che 2256 si trova fra 4646 e 4747, vale a dire un computer quantistico con 47 qbit rappresenterebbe tutte le possibili combinazioni (mentre per SHA-160, 2160 equivale esattamente a 3232 quindi 32 qubit), è anche vero che, allo sviluppo di una tecnologia in grado di "attaccare" un sistema, segue lo sviluppo e potenziamento di una tecnologia in grado di prevenire tale attacco. L'attuale computer quantistico più potente al mondo è IBM Condor, con 1121 qubits, rilasciato il 4 dicembre 2023. Oltre ad essere confinato ovviamente all'ambito di ricerca (dal punto di vista sia economico che anche gestionale, un computer quantistico non può essere diffuso e usato da hacker, al giorno d'oggi). La risoluzione probabilistica inoltre comporta un (minimo) margine di errore, che per essere ridotto ulteriormente (quasi la totale certezza di risoluzione corretta) necessita di un aumento di qubit, quindi computer più potente; se per esempio SHA-256, un hash con 256 elementi, ne sbaglio anche solo uno, il risultato non è corretto e non viene certo indicata la soluzione, dove sia l'errore!
Se in futuro i computer quantistici diventeranno più potenti e anche diffusi su larga scala, si lavorerà contemporaneamente alla complessità della Blockchain, rendere ancora più inviolabile il sistema. Se è vero che 2160 richiede 32 qubit, 2256 ne richiede 47, 2512 ne richiede 81, 21024 ne richiede 144, e così via. Se vogliamo ammettere che in futuro non ci sia limite (teorico) alla potenza di calcolo, allora non c'è limite nemmeno alla complessità, quindi sicurezza della rete.