Les ordinateurs quantiques pourraient-ils vaincre Bitcoin ? Pas si vite.

L’un des problèmes les plus négligés des systèmes de blockchain est leur capacité à résister aux machines à évolution rapide connues sous le nom d’ordinateurs quantiques.

Ces ordinateurs puissants utilisent la physique quantique pour résoudre des problèmes complexes qui sont hors de portée des appareils traditionnels en utilisant des qubits, une évolution du bit binaire classique. Les qubits sont capables de représenter la valeur 1 ou 0 en même temps, ce qui promet de fournir une augmentation exponentielle de la puissance de calcul.

Les plus grandes superpuissances du monde affluent des milliards de dollars dans le développement de cette technologie, et pour cause. La première nation ou entreprise à exploiter l’informatique quantique sera sur le point de déchiffrer le cryptage protégeant les documents sensibles de ses rivaux.

Dans le cas des systèmes blockchain, la cryptographie protégeant leurs registres inviolables peut être menacée. Chercheurs à l’Université du Sussex estimé en février qu’un ordinateur quantique avec 1,9 milliard de qubits pourrait essentiellement déchiffrer le cryptage protégeant Bitcoin en seulement 10 minutes. Seulement 13 millions de qubits pourraient faire le travail en une journée environ.

Heureusement, la capacité de déployer des ordinateurs quantiques avec autant de qubits semble encore loin. IBM a dévoilé son processeur 127 qubits juste l’année dernièretandis qu’une unité sportive 1 000 qubits devrait s’achever fin 2023.

« Nous n’en sommes pas encore là », a déclaré Jens Groth, professeur danois en cryptologie et chercheur en chiffrement à Dfinity. « Personne ne sait à quoi ressemble le délai exact, mais la blockchain ne pourrait être menacée que dans 10 à 20 ans. »

Groth souligne qu’il existe une distinction importante entre deux types de qubits, les physiques et les logiques. Ce dernier décrit un qubit qui réalise une superposition entre 1 et 0 via une porte quantique. Un qubit logique consiste en neuf qubits physiques. « Les annonces des entreprises concernant un nouveau jalon de qubit concernent généralement des qubits physiques, pas des qubits logiques », explique-t-il.

Les défenseurs ont le dessus

Bien que des chercheurs comme Groth ne classent pas les ordinateurs quantiques comme une menace immédiate pour la technologie blockchain, l’expérimentation de solutions est néanmoins en cours. « Les cryptographes réfléchissent à ce à quoi ressemblerait une contre-mesure appropriée », déclare Groth.

Les développeurs de blockchain ont un net avantage dans la course pour se défendre contre l’augmentation de la puissance de calcul. Plus précisément, ils peuvent augmenter le nombre de chiffres dans les clés cryptographiques qui protègent la chaîne, un processus qui est plus rapide à mettre à l’échelle qu’il ne l’est pour les attaquants à rattraper. « Les défenseurs gagnent cette bataille à long terme », affirme Groth.

Cela est évident dans le domaine du chiffrement à clé symétrique lors de l’examen de la populaire norme de chiffrement avancé (AES). La variante la plus courante de 128 clés pourrait être piratée par des ordinateurs quantiques et même des attaquants classiques. Cependant, la variante AES 256, avec deux fois plus de clés, semble suffisamment puissante pour repousser les attaques par force brute des machines quantiques dans un avenir prévisible.

Certains cryptographes, cependant, hésitent à considérer le chiffrement comme le gagnant automatique dans un monde post-quantique. « Il est très difficile de prédire si nous parviendrons à augmenter continuellement la taille des clés par rapport aux puissants ordinateurs quantiques », déclare Angshuman Karmakar, chercheur associé au Groupe Sécurité informatique et cryptographie industrielle (COSIC) de la KU Leuven.

« Vous devez toujours adopter une approche pessimiste lorsque vous êtes du côté de la défense. Un nouvel algorithme brillant pourrait apparaître et donner soudainement un avantage aux attaquants. La probabilité que cela se produise est extrêmement faible, mais ne peut jamais être exclue », déclare Karmakar.

Pendant ce temps, la cryptographie basée sur les réseaux offre une autre solution potentielle aux attaques quantiques. Ce type de cryptage ajoute un bruit mathématique qui pourrait même dérouter un supercalculateur futuriste. « Les ordinateurs quantiques pourraient trouver une aiguille dans une botte de foin en doublant constamment la probabilité de la trouver. Vous devez concevoir des structures dont ces ordinateurs ne peuvent pas tirer parti », déclare Groth.

Selon Karmakar, les solutions basées sur les réseaux sont actuellement en cours de normalisation et devraient bientôt être prêtes à être utilisées par le public. « Beaucoup dépendra de la rapidité avec laquelle l’industrie pourra appliquer un nouveau cryptage. D’un autre côté, il reste beaucoup de temps avant que les ordinateurs quantiques n’atteignent un niveau où ils pourraient casser une blockchain », dit-il.

Passer à une nouvelle clé privée

La mise en œuvre d’une mise à niveau de chiffrement pour un système blockchain semble être le plus gros casse-tête pour les cryptographes. Dans une blockchain typique comme Bitcoin, chaque nœud devra être convaincu de passer à une nouvelle méthode de cryptage. Les protocoles de gouvernance tels que l’ordinateur Internet pourraient automatiquement mettre à jour leur système grâce au vote des utilisateurs. La détermination collective sera essentielle dans tous les cas.

Le processus de mise à niveau des clés privées existantes pourrait cependant créer de nouvelles vulnérabilités. En effet, selon Groth, de nouvelles clés seront générées par le système après la mise en œuvre réussie du chiffrement post-quantique. Pour activer le passage à la nouvelle clé, les utilisateurs devront signer pour approbation avec leur ancienne clé.

Cependant, les utilisateurs inactifs pourraient ne jamais mettre à jour leur clé privée, ce qui pourrait causer de sérieux problèmes. Les portefeuilles inactifs de grande taille, comme ceux contenant environ 1 million de Bitcoins qui appartiennent soi-disant à Satoshi Nakamoto, ne verront probablement jamais d’amélioration du cryptage. Cela pourrait laisser certaines parties héritées de l’écosystème cryptographique ouvertes aux attaques quantiques, même si la blockchain sur laquelle elles s’appuient a été mise à niveau en toute sécurité.

En fin de compte, alors que les chaînes de blocs semblent à l’abri pour l’instant de l’informatique quantique, les développeurs devront rester vigilants et être prêts à prendre de nouvelles mesures pour s’assurer que cela reste vrai.