Masalah Kuantum: Kuantum Tidak Akan Mengambil Bitcoin Anda

Selama Bitcoin ada, berbagai bentuk FUD (ketakutan, ketidakpastian, dan keraguan) telah digunakan untuk memprediksi kehancurannya. Meskipun demikian, Bitcoin telah berkembang menjadi aset bernilai triliunan dolar dan mulai mengambil tempatnya dalam tatanan moneter global. Dalam beberapa bulan terakhir, bayangan komputer kuantum yang relevan secara kriptografis (CRQC) yang memungkinkan penyerang untuk merekonstruksi kunci rahasia dari kunci publik dan menandatangani transaksi Bitcoin yang memindahkan koin orang lain telah kembali sebagai bentuk FUD yang berkembang. Apakah ini merupakan ancaman nyata bagi pertumbuhan Bitcoin yang berkelanjutan? Dalam satu kata, tidak. Tidak ada bukti bahwa CRQC akan dibangun dalam satu dekade, dan masih belum diketahui apakah mesin semacam itu akan pernah dibangun. Ancaman kuantum tetap merupakan FUD.

Status Terkini

Hingga saat ini, tidak ada mesin komputasi kuantum yang telah menghitung sesuatu yang di luar jangkauan seorang anak berusia 6 tahun yang cerdas (dikonfirmasi secara empiris). Komputer kuantum adalah teknologi yang luar biasa dan menunjukkan kemampuan yang benar-benar layak fiksi ilmiah dari dunia modern. Perangkat ini memanfaatkan teknologi dasar seperti penjepit optik, pendinginan laser, qubit fluks superkonduktor, perangkap elektromagnetik, pendingin pencairan, dan banyak lagi. Di dalam perangkat ini, qubit individu dipaksa ke dalam keadaan subatom tertentu (berbeda untuk setiap teknologi kandidat), terjerat dalam superposisi, dimanipulasi untuk mewakili perhitungan, dan kemudian sifat subatomnya dibaca dan diinterpretasikan. Kebenaran yang menakjubkan adalah bahwa perangkat ini ada, dan dapat dimanipulasi untuk menghasilkan perhitungan yang berarti di seluruh input yang sedikit. Realitas dingin adalah bahwa (sebagai contoh teknologi kandidat) untuk melakukan perhitungan yang dapat dilakukan oleh seorang anak kecil membutuhkan cukup daya untuk mendinginkan sebuah sekolah menengah di Texas, banyak jam persiapan, dan jam-jam tambahan untuk pemrosesan pasca.

Membaca Masa Depan

Saya tahu apa yang Anda pikirkan, "tetapi ada begitu banyak uang yang mengalir ke komputasi kuantum". Apakah uang yang mengalir ke suatu bidang berkorelasi dengan laju kemajuan teknologi dunia nyata di bidang itu? Tidak benar-benar. Faktanya, dapat dikatakan bahwa sampai teknologi dasar yang tepat telah dikembangkan dan kecocokan produk-pasar dikonfirmasi, uang yang mengalir ke suatu area memiliki korelasi negatif dengan kemungkinan teknologi yang dapat diterapkan dikembangkan. Ini dapat dilihat dengan jelas dengan membandingkan program Space Shuttle NASA dengan Falcon 9 SpaceX. SpaceX mengambil (sebagian besar) ilmu yang sudah dikenal dan menguranginya menjadi praktik untuk memenuhi kebutuhan pasar yang dapat dibuktikan untuk akses ke luar angkasa yang dapat diandalkan dan dengan biaya lebih rendah, dengan biaya program kurang dari $5 miliar untuk misi berawak pertama. Space Shuttle menghabiskan sekitar $50 miliar untuk mencapai misi berawak pertamanya. Tidak hanya Falcon 9 menghabiskan biaya yang jauh lebih sedikit untuk dikembangkan, tetapi juga memiliki catatan keselamatan awak yang sempurna hingga saat ini. Ada banyak alasan untuk perbedaan ini, tetapi ini menunjukkan bahwa tidak ada jumlah uang yang dapat membuat teknologi yang belum siap menjadi praktis. Menerjemahkan ini ke dalam komputasi kuantum: kita dapat melihat bahwa dengan banyak uang yang dilemparkan ke masalah ini, demonstrasi teknologi dengan biaya besar adalah mungkin. Tetapi ini tidak memberi tahu kita apa pun tentang apakah lebih banyak uang akan membawa kita ke pencarian suci qubit yang stabil dan rendah kesalahan (seperti keandalan Falcon 9). Tidak ada jumlah pengembangan yang berkelanjutan pada program Space Shuttle yang pernah dapat menghasilkan biaya rendah dan keandalan tinggi dari Falcon 9, dan sangat mungkin bahwa tidak ada jumlah pengembangan yang berkelanjutan, dengan biaya berapa pun, yang akan pernah membuat teknologi komputasi kuantum saat ini cukup andal untuk memecahkan satu pasangan kunci.

Sekarang, Anda mungkin berpikir, "tapi bagaimana dengan semua kemajuan terbaru?" Ada dua hal penting yang perlu diingat tentang kemajuan yang baru diterbitkan. Pertama, banyak dari kemajuan ini hanya merupakan kemajuan dalam matematika murni. Misalnya, makalah Google baru-baru ini yang memiliki hasil yang sangat penting sehingga mereka memilih untuk menyensor sirkuit kuantum teoretis daripada mempertaruhkan penggunaannya untuk merusak sistem kriptografi penting. Ini mungkin tampak seperti kemajuan besar menuju masa depan CRQC, tetapi sebenarnya tidak mengubah apa pun. Kecuali (atau sampai) perangkat keras kuantum memiliki momen Falcon 9-nya, tidak ada perangkat yang mendekati stabilitas dan skala yang diperlukan untuk menjalankan sirkuit yang disensor. Ini adalah teater murni untuk menyembunyikan sirkuit yang dirancang untuk perangkat yang mungkin tidak pernah ada. Kedua, di sisi perangkat keras itu sendiri, kita melihat banyak hasil baru dan kemajuan yang diterbitkan dalam satu tahun tertentu, tetapi seberapa banyak dari ini yang terkait dengan teknologi kandidat komputasi kuantum yang sama? Berapa banyak yang hanya mewakili awal kembali setelah hasil sebelumnya berakhir di jalan buntu? Kenyataannya adalah bahwa kemajuan ini tidak mewakili jalur linier menuju keberhasilan yang akhirnya. Mereka mewakili pencarian lebar dari ruang kemungkinan tak terbatas di mana para peneliti kuantum berharap untuk menemukan jalur di mana mereka dapat melanjutkan bahkan untuk jarak yang sederhana tanpa mencapai jalan buntu lainnya.

Ketika kita melihat kenyataan masa depan komputasi kuantum, itu samar-samar paling baik. Ada perkembangan teknologi yang menjanjikan. Terutama, menurut pandangan saya, di bidang perangkat atom netral. Tetapi masih terlalu awal untuk mengatakan apakah ada jalur terbuka menuju CRQC yang akhirnya di sepanjang cabang-cabang yang saat ini dikenal atau jika lebih banyak awal kembali ada di masa depan kita. Jika, pada suatu saat, kita melihat banyak iterasi dari teknologi kandidat yang sama yang menerapkan perangkat yang semakin mampu, dan menghasilkan hasil yang berarti yang tidak dapat dihitung oleh anak precocious, kita dapat mengulangi diskusi ini dengan bukti yang berbeda.

Dalam Teori

Ada dua kemungkinan penjelasan untuk kegagalan berulang penelitian kuantum untuk mengembangkan CRQC selama beberapa dekade. Mungkin saja ini hanya masalah yang sulit dan kita terus menerapkan ilmu pengetahuan dan rekayasa untuk menyelesaikannya dan suatu hari kecerdikan spesies manusia akan menang seperti yang terjadi dalam pengembangan Internet, smartphone, media sosial, dan Bitcoin (diserahkan kepada pembaca untuk memutuskan mana dari ini yang merupakan perkembangan positif). Di sisi lain, mungkin saja mengembangkan CRQC adalah tidak mungkin atau akan tetap selamanya di luar jangkauan kita. Pertimbangkan apa artinya jika CRQC ada: mesin tersebut harus mewakili dalam superposisinya suatu bidang kemungkinan yang sama besarnya dengan kompleksitas masalah kriptografi yang harus diselesaikan. Yaitu, untuk memecahkan keamanan 128-bit dari log diskrit kurva eliptik pada kurva secp256k1 Bitcoin, superposisi kuantum harus mewakili semua nilai yang mungkin dari angka 128-bit. Dalam komputasi klasik, mewakili semua nilai tersebut akan memerlukan lebih banyak penyimpanan komputer (dalam banyak urutan magnitudo) daripada yang pernah diproduksi manusia. Jika ada sedikit saja granularitas pada superposisi kuantum (yaitu, superposisi kuantum tidak sepenuhnya kontinu di seluruh nilai yang mungkin) maka komputer kuantum tidak akan pernah menjadi relevan secara kriptografi. Jika energi yang diperlukan untuk mempertahankan superposisi meningkat seiring dengan kompleksitas bidang yang diwakili, maka komputer kuantum tidak akan pernah menjadi relevan secara kriptografi. Pemahaman kontemporer tentang fisika kuantum tidak menolak salah satu dari kemungkinan ini.

Kesimpulan: Bitcoin Tidak Dapat Beristirahat

Meskipun semua yang telah disebutkan sebelumnya, pengembangan Bitcoin menuju algoritma kriptografi baru harus terus berlanjut. Meskipun serangan kuantum terhadap kriptografi Bitcoin tidak akan terjadi dalam waktu dekat, sangat mungkin bahwa kelemahan lain dapat ditemukan melalui cara lain. Kita tahu bahwa beberapa kurva eliptik telah ditemukan memiliki kelemahan, dan secp256k1 bisa menjadi yang berikutnya. Bitcoin telah bertahan selama ini karena serangan terhadap sistem telah memperkuatnya dan itu akan terus berlaku saat serangan FUD kuantum berlangsung. Pengembangan P2MR atau P2TRv2, SHRINCS, SPHINCS, IBC, ML-DSA, dan lebih banyak skema tanda tangan pasca-kuantum pada akhirnya akan mengarah pada perbaikan ketahanan Bitcoin dalam menghadapi serangan di masa depan meskipun CRQC yang sebenarnya tidak pernah dikembangkan.

Artikel ini ditampilkan dalam edisi cetak terbaru Bitcoin Magazine, The Quantum Issue. Kami membagikannya di sini sebagai pandangan awal tentang ide-ide yang dieksplorasi di seluruh edisi penuh.