Uno de los problemas más pasados por alto de los sistemas blockchain es su capacidad para resistir las máquinas de rápida evolución conocidas como computadoras cuánticas.

Estas poderosas computadoras usan la física cuántica para resolver problemas complejos que están fuera del alcance de los dispositivos tradicionales mediante el uso de qubits, una evolución del bit binario clásico. Los qubits son capaces de representar el valor 1 o 0 al mismo tiempo, lo que promete ofrecer un aumento exponencial de la potencia de cálculo.

Las principales superpotencias del mundo están invirtiendo miles de millones de dólares en el desarrollo de esta tecnología, y por una buena razón. La primera nación o compañía en aprovechar la computación cuántica estará lista para descifrar el cifrado que protege los documentos confidenciales de sus rivales.

En el caso de los sistemas blockchain, la criptografía que protege sus libros de contabilidad a prueba de manipulaciones puede estar en riesgo. Investigadores de la Universidad de Sussex estimaron en febrero que una computadora cuántica con 1,900 millones de qubits podría esencialmente descifrar el cifrado que salvaguarda Bitcoin en solo 10 minutos. Solo 13 millones de qubits podrían hacer el trabajo en aproximadamente un día.

Afortunadamente, la capacidad de desplegar computadoras cuánticas con tantos qubits todavía parece estar a muchos años de distancia. IBM presentó su procesador de 127 qubits el año pasado, mientras que una unidad con 1,000 qubits se completará a finales de 2023.

«Todavía no estamos allí», dijo Jens Groth, profesor danés de criptología e investigador de cifrado en Dfinity. «Nadie sabe cómo es el marco de tiempo exacto, pero blockchain solo podría estar en riesgo dentro de 10 a 20 años».

Groth subraya que hay una distinción importante entre dos tipos de qubits: físicos y lógicos. Este último describe un qubit que logra una superposición entre 1 y 0 a través de una puerta cuántica. Un qubit lógico consta de nueve qubits físicos. «Los anuncios de la compañía sobre un nuevo hito de qubit generalmente se refieren a qubits físicos, no lógicos«, explica.

Los defensores tienen la ventaja

Aunque investigadores como Groth no clasifican las computadoras cuánticas como una amenaza inmediata para la tecnología blockchain, la experimentación con soluciones está en curso. «Los criptógrafos reflexionan sobre cómo sería una contramedida adecuada», dice Groth.

Los desarrolladores de blockchain tienen una clara ventaja en la carrera para defenderse contra el aumento de la potencia informática. Específicamente, pueden aumentar el número de dígitos en las claves criptográficas que protegen la cadena, un proceso que es más rápido de escalar que para que los atacantes se pongan al día. «Los defensores están ganando esta batalla a largo plazo», afirma Groth.

Esto es evidente en el campo del cifrado de clave simétrica al examinar el popular Estándar de Cifrado Avanzado (AES). La variación más común de 128 claves podría ser descifrada por computadoras cuánticas e incluso atacantes clásicos. Sin embargo, la variación AES 256, con el doble de claves, parece lo suficientemente fuerte como para defenderse de los ataques de fuerza bruta de las máquinas cuánticas en el futuro previsible.

Algunos criptógrafos, sin embargo, son cautelosos al considerar que el cifrado es el ganador automático en un mundo post-cuántico. «Es muy difícil predecir si lograremos escalar continuamente los tamaños de clave contra poderosas computadoras cuánticas», dice Angshuman Karmakar, investigador asociado del grupo de Seguridad Informática y Criptografía Industrial (COSIC) de la KU Leuven.

«Siempre tienes que adoptar un enfoque pesimista cuando estás en el lado defensor. Un nuevo algoritmo brillante podría aparecer y de repente poner a los atacantes en ventaja. La probabilidad de que esto suceda es extremadamente baja, pero nunca se puede descartar», dice Karmakar.

Mientras tanto, la criptografía basada en redes ofrece otra solución potencial a los ataques cuánticos. Este tipo de cifrado añade ruido matemático que incluso podría confundir a un superordenador futurista. «Las computadoras cuánticas podrían encontrar una aguja en un pajar duplicando constantemente la probabilidad de encontrarla. Necesitas diseñar estructuras que estas computadoras no puedan aprovechar», dice Groth.

Según Karmakar, las soluciones basadas en celosía están actualmente en proceso de estandarización y deberían estar listas para el uso público pronto. «Mucho dependerá de la rapidez con la que la industria pueda aplicar el nuevo cifrado. Por otro lado, queda mucho tiempo antes de que las computadoras cuánticas alcancen un nivel en el que puedan descifrar una cadena de bloques», dice.

Cambio a una nueva clave privada

Implementar una actualización de cifrado para un sistema blockchain parece ser el mayor dolor de cabeza para los criptógrafos. En una cadena de bloques típica como Bitcoin, cada nodo tendrá que ser convencido para cambiar a un nuevo método de cifrado. Los protocolos de gobierno como Internet Computer podrían actualizar automáticamente su sistema a través de la votación de los usuarios. La determinación colectiva será esencial en todos los casos.

Sin embargo, el proceso de actualización de las claves privadas existentes podría crear nuevas vulnerabilidades. Esto se debe a que, según Groth, el sistema generará nuevas claves después de implementar con éxito el cifrado post-cuántico. Para activar un cambio a la nueva clave, los usuarios tendrán que firmar para su aprobación con la anterior.

Sin embargo, es posible que los usuarios inactivos nunca actualicen su clave privada, lo que podría causar serios problemas. Las billeteras inactivas de gran tamaño, como las que contienen alrededor de 1 millón de Bitcoins que supuestamente pertenecen a Satoshi Nakamoto, probablemente nunca verán una mejora en el cifrado. Esto podría dejar ciertas partes heredadas del ecosistema criptográfico abiertas a ataques basados en la cuántica, incluso si la cadena de bloques en la que confían se ha actualizado de manera segura.

La conclusión es que, si bien las cadenas de bloques parecen seguras por ahora de la computación cuántica, los desarrolladores deberán mantenerse atentos y estar listos para tomar nuevas medidas para garantizar que esto siga siendo cierto.

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Could Quantum Computers Defeat Bitcoin? Not So Fast.