Quel impact de l’informatique quantique sur la cryptomonnaie ?

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L’informatique quantique est devenue un mot à la mode dans le monde des crypto-monnaies. On a beaucoup parlé du fait que les cryptomonnaies pourraient devenir beaucoup moins sûres une fois que l’informatique quantique serait devenue monnaie courante. Soyons clairs : il s’agit simplement d’une exagération qui doit être prise aussi au sérieux que le hacking informatique. Il est clair que l’informatique quantique est un développement intéressant de la science et peut être étudiée de plus près. Cependant, ses effets sur les cryptomonnaies sont, pour le moment, très mineurs et pourraient bien s’accroître dans le future. Ainsi, quand faut-il réellement s’inquiéter des menaces des ordinateurs quantiques ? Représentent-ils un réel danger pour le monde cryptographique ? Analysons ces points en détail dans cet article. 

Informatique quantique : Où en est – on aujourd’hui ? 

Impact informatique quantique - le big data et le niveau de progression de l'informatique quantique.
Informatique quantique – Une puissance époustouflante de calcul

L’informatique traditionnelle fonctionne avec des “bits”, c’est-à-dire qu’elle déplace rapidement des 1 et des 0 au bon endroit. Par contre, la machine quantique quant à elle fonctionne avec des “qbits”. Elle utilise leurs propriétés quantiques uniques pour effectuer des calculs complexes en une fraction du temps. Cette faculté leur procurerait une capacité hors normes dans l’exécution des programmes solides.

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Ainsi, pour le collectif scientifique, un seul ordinateur quantique pourrait détrôner toutes les machines puissantes de notre génération grâce à sa puissance de calcul époustouflante. Cette force de frappe atypique des ordinateurs quantiques souffle à la fois le chaud et le froid dans le monde. En effet, ils apportent innovation technologique et puissance de calcul. Ils rendent par aillinformatique quantiqueurs obsolètes tous nos systèmes de sécurité, de protection actuels et futurs. Ils sont donc des outils à la fois révolutionnaires et très effrayants. 

Par ailleurs, comprendre l’informatique quantique n’est pas aussi important que de comprendre ce qu’elle peut accomplir en quelques minutes. Elle exécuterait donc certaines tâches plus rapidement qu’un ordinateur traditionnel. Mais, il existe encore des tâches pour lesquelles elle n’est pas l’outil approprié. Ainsi, l’idée d’une “suprématie quantique” n’est d’autre qu’un sujet brûlant qui pourrait finir par se concrétiser à l’avenir. Néanmoins, pour qu’elle soit vérifiable, il reste encore à poser les bases de l’efficacité des ordinateurs quantiques. 

Niveau de développement de l’informatique quantique    

IBM a lancé un dispositif de calcul à 20 qubits destiné à être utilisé à des fins commerciales. Les qubits sont les unités de base de l’information quantique. Contrairement aux bits binaires qui ont une échelle libre, les qubits ont une croissance exponentielle. Cela signifie que lorsque vous mettez deux qubits ensemble, la puissance n’est pas deux plus deux comme c’est le cas avec les systèmes binaires, mais  deux multiplié par deux.  

En 2018, Intel a lancé une puce de 49 qubits et Google a créé une puce de 72 qubits appelée Bristlecone. Cependant, toutes deux ne sont toujours pas suffisantes pour casser l’algorithme de signature numérique à courbe elliptique (ECDSA) de Bitcoin. À titre de référence, Quantum Resistant Ledger estime que le superordinateur le plus puissant du monde fonctionne avec 72 qubits. Mais, avec 80 qubits, l’informatique quantique sera plus rapide que le superordinateur le plus rapide du monde. Cependant,  pour exécuter l’algorithme de Shor, un système devrait fonctionner avec au moins 3000 qubits.  

En effet, l’algorithme de Shor est une formule qui permet à un ordinateur quantique doté de suffisamment de qubits et de résistance au bruit quantique, de casser la cryptographie à clé publique. Lorsque l’algorithme de Shor sera implémentable sur un moteur de 3000 qubits, la cryptographie devra passer à l’échelle d’un algorithme résistant aux bruits quantiques, capable de supporter la vitesse pure des systèmes quantiques. Voilà en quoi le monde quantique est si impressionnant !   

Informatique quantique : un développement de domaines spécifique

Les ordinateurs quantiques sont sans aucun doute plus rapides pour certaines tâches spécifiques. Cependant, la liste des tâches spécifiques pour lesquelles ces ordinateurs sont bons est relativement restreinte pour le moment. Si les ordinateurs quantiques sont meilleurs, ils ne sont pas universellement meilleurs que les ordinateurs traditionnels. En effet, la majorité de l’informatique fonctionnelle travaille sur un système qui utilise l’informatique traditionnelle.

Par conséquent, pour que la suprématie quantique se réalise, une grande partie des fondements originaux de l’informatique devra être modifiée. Cela signifie que les jours de la suprématie quantique sont encore loin dans le futur. De ce fait, une fois que les ordinateurs quantiques s’utiliseront couramment, il faudra encore des décennies pour que l’informatique traditionnelle s’élimine. Il est probablement impossible qu’elle deviennent complètement obsolète. 

Informatique quantique : Menaces pour la sécurité cryptographique 

Actuellement, de nombreuses monnaies et bourses utilisent des algorithmes complexes pour sécuriser les données et la monnaie de leurs utilisateurs. Ces algorithmes sont extrêmement bien créés et sont si complexes qu’il faudrait toute une vie à un ordinateur traditionnel pour les craquer. Cela rend la tentative de craquage par un ordinateur presque complètement discutable. 

Le problème de l’informatique quantique est qu’il pourrait, en théorie, casser certains algorithmes de sécurité qui étaient auparavant impénétrables par l’informatique traditionnelle. Avec un ordinateur quantique suffisamment grand et un temps suffisant, il est possible de casser un algorithme jusqu’alors intouchable. 

Cela dit, de nombreux algorithmes affirment déjà qu’ils sont “quantiquement sûrs”. Cela signifie qu’ils sont sûrs que même un grand ordinateur quantique ne pourrait pas les casser. Il s’agit d’une affirmation audacieuse, car nous ignorons clairement où se situent les limites d’un ordinateur quantique. 

Cependant, s’il advient un jour qu’un ordinateur quantique soit facilement capable de décoder des algorithmes créés par des ordinateurs traditionnels, alors nous rentrerons dans une nouvelle ère. Une ère où les algorithmes seront explicitement conçus pour les ordinateurs quantiques (et probablement par des ordinateurs quantiques). 

Effet direct du monde quantique sur les crypto-monnaies  

Impact informatique quantique - les effets de l'informatique quantique sur les cryptos.
Impact informatique quantique – les effets de l’informatique quantique sur les cryptos

Pour comprendre comment l’informatique quantique peut affecter les réseaux individuels, prenons le cas du bitcoin, qui utilise la cryptographie ECDSA. En effet, l’immuabilité du grand livre est l’argument de vente le plus fort du bitcoin. Mais, il ne peut techniquement pas être affecté, même par un ordinateur quantique de 3000 qubits. En effet, l’informatique quantique casse la cryptographie mais ne peut pas casser la gouvernance manuelle du stockage du grand livre sur des milliers d’appareils. Cependant, ce qu’il peut faire, c’est se frayer un chemin par force brute de la clé publique d’un individu à sa clé privée.

Toute adresse se compromettrait, ce qui signifie qu’un pirate potentiel pourrait voler les centaines de milliers de BTC des adresses Satoshi. Par contre, avant que l’informatique quantique n’atteigne ce niveau, le bitcoin et les autres crypto-monnaies doivent donc développer une résistance quantique. Actuellement, le bitcoin est encore en cours de développement et de transformation en une couche de règlement globale. Il l’effectue de sorte que les développeurs n’ont pas beaucoup de marge de manœuvre pour penser et traiter l’informatique quantique. 

Mise à l’échelle de la résistance quantique

La capacité à repousser une attaque quantique n’est pas un exploit dont la plupart des appareils actuels peuvent se vanter. S’il existe des signatures et des algorithmes résistants à l’informatique quantique, le bitcoin en particulier s’oppose aux mises à niveau. En effet, lorsque la menace de l’informatique quantique s’appréhendera, il sera peut-être trop tard pour les réseaux, de mettre en œuvre correctement les mesures de sécurité.

C’est pourquoi il est essentiel de discuter dès aujourd’hui des réseaux résistants à l’informatique quantique. Mais il y a une contre-narration à cela. Comme l’a dit Andreas Antonopoulos, “chaque fois que nous ne parvenons pas à mettre à l’échelle pour demain, nous réussissons à mettre à l’échelle pour aujourd’hui”. En d’autres termes, la discussion sur la mise à l’échelle doit commencer maintenant. Mais, comme toujours, elle ne nous poussera pas vers une solution viable tout de suite.

Quel est le rapport entre l’informatique quantique et la technologie Blockchain ?    

En dépit de toutes les réserves conventionnelles, l’idée de l’immuabilité et de la sécurité inégalée des blockchains est largement acceptée. Elle sous-tend la confiance du public dans les actifs numériques et favorise leur adoption massive. Toutefois, le progrès de l’informatique quantique risque de compromettre la fiabilité de la cryptologie à clé publique. En vrai, cette technologie représente la pierre angulaire de la sécurité des blockchains. 

En outre, si la palette d’applications éventuelles des machines quantiques est immense, la plus importante dans le cadre de la blockchain et de la cryptographie en particulier est la capacité à faire fonctionner des protocoles spécifiques à grande vitesse que n’importe quel superordinateur actuel. Mais, une des utilisations hypothétiques les plus controversées est celle du célèbre protocole de décomposition factorielle de Shor.

Il pourrait potentiellement rendre caduques de multiples algorithmes de cryptage modernes.  Par conséquent, si nous disposons d’ordinateurs quantiques 100 millions de fois plus rapides que les systèmes actuels, il sera alors très facile de résoudre les équations mathématiques complexes. Nous serions donc à mesure de trouver les clés privées des comptes cryptographiques. Ainsi, la blockchain sera vulnérable. 

En fait, la blockchain sera menacée, car l’informatique quantique aura un impact sur l’une des principales caractéristiques de la blockchain comme l’inviolabilité des données, l’inaltérabilité et la sécurité. Ceci aura pour résultat de rendre la blockchain très inopérante. Par conséquent, si les pirates mettent la main sur un ordinateur quantique, ils peuvent pirater le grand livre des crypto-monnaies et prendre le contrôle total de la Blockchain. 

Quels sont les moyens par lesquels les crypto-monnaies peuvent-elles passer à l’échelle de la résistance quantique ?      

La solution réside purement dans la cryptographie à clé publique représentant l’aspect du réseau que l’informatique quantique peut briser. En vrai, il existe un certain nombre de méthodes cryptographiques qui permettent un certain degré de résistance quantique, notamment les signatures Lamport, les courbes elliptiques super-singulières et le système de signature Merkle étendu (XMS). Toutes ces méthodes cryptographiques se basent sur le hachage, à l’exception de la courbe elliptique supersingulière qui est une méthode permettant d’établir un hachage entre deux parties par le biais d’un canal de communication compromis.  

 Résister au monde quantique avec des protocoles complexes et sûrs 

Les développeurs de Blockchain ont encore le temps de mettre au point un système qui soit à l’abri d’une attaque de l’informatique quantique. La meilleure solution pour cela est de créer des grands livres résistants à l’informatique quantique.  L’autre moyen consiste à utiliser des blockchains privées. En effet, les blockchains privées nécessitent une autorisation pour rejoindre le réseau.

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Ainsi, le participant devra obligatoirement avoir une invitation corroborée d’une validation de la part du réseau avant de participer à la sécurisation du grand livre. Ce procédé permet au système d’être à l’abri des attaques de tout genre des pirates informatiques. De même, les développeurs doivent travailler sur Blockchain pour la rendre plus sûre et inattaquable.    

IOTA : préparer l’avenir pour contrecarrer l’informatique quantique  

Impact informatique quantique - le projet IOTA et l'informatique quantique.
Informatique quantique – le projet IOTA et l’informatique quantique.

L’une des évolutions les plus intéressantes des blockchains est l’interopérabilité entre les plateformes. Avec une interopérabilité idéale, les blockchains peuvent communiquer entre elles et transmettre des informations. L’Internet des objets (IOTA) s’appuie sur des algorithmes d’apprentissage automatique pour filtrer les informations utiles dans la masse de bruit qui l’entoure. En effet, IOTA vise à être le réseau de monnaie numérique par lequel les transactions IoT s’acheminent le plus en toute sécurité. 

Ainsi, avec un modèle assez simple à l’extérieur, IOTA devient une crypto-monnaie auto-validante sans frais de transaction ni mineurs. De plus,  IOTA n’est même pas une blockchain , c’est un DAG (Directed Acyclical Graph). Il constitue un sous-ensemble de la technologie des registres distribués. En outre, le réseau IOTA utilise la cryptographie Winternitz qui est un dérivé de la cryptographie Lamport, un algorithme de signature cryptographique résistant aux quanta.

En revanche, les signatures Lamport sont assez lourdes pour une distribution à grande échelle sur un réseau car elles se compressent essentiellement à cause de la signature Winternitz. Cependant, sans entrer dans les détails techniques, une clé privée IOTA est de 128 kilobits alors qu’une clé privée Bitcoin est de 256 bits, soit près de 220 fois plus complexe qu’une signature Bitcoin. Par conséquent, une attaque par force brute devient presque inutile voire impossible avec ce gradient de sécurité. 

Par ailleurs, l’inconvénient de ces signatures est l’incapacité d’utiliser une adresse plus d’une fois. En fait, les signatures Winternitz/Lamport révèlent la moitié de la clé privée, l’utiliser deux fois conduirait à ce que 51 à 100 % de la clé privée se retrouve entre les mains du réseau. Mais, ce n’est pas un inconvénient majeur puisque vous pouvez générer une nouvelle adresse.

Faut-il réellement s’inquiéter de la technologie quantique ?

Selon les professionnels de la cryptographie et de la blockchain comme le fondateur d’Etherium, Vitalik Buterin, et l’évangéliste de la cryptographie, Andreas Antonopolous, il n’y a pas encore lieu de paniquer au sujet des ordinateurs quantiques. Selon Andreas Antonopolous, les ordinateurs quantiques sont actuellement loin d’être assez puissants pour casser quelque chose comme le bitcoin. 

En théorie, l’informatique quantique pourrait briser la cryptographie qui sécurise les actifs cryptographiques comme le Bitcoin et l’Ethereum. Mais,  M. Buterin estime que les ordinateurs quantiques comme celui de Google représentent davantage des preuves de concepts que des technologies pleinement effectives. En effet, la cryptographie actuelle utilisée dans les chaînes de blocs pourrait également être suffisamment forte pour résister aux ordinateurs quantiques. Ce qui signifie que toutes les cryptographies ne seraient pas vulnérables.

Dorénavant, les ordinateurs quantiques ne peuvent pas seulement être utilisés pour casser la cryptographie ils peuvent aussi aider à construire un cryptage plus puissant. De plus, des plans de mise à niveau s’effectuent pour que des blockchains comme Ethereum puissent résister aux ordinateurs quantiques.

L’avenir de la blockchain et de la cryptomonnaie  

 Même si nous sommes en sécurité pour l’instant, le monde de la crypto prévient tout risque. Des blockchains résistantes aux quanta comme Praxxis et QAN sont déjà en cours de développement en prévision d’une éventuelle apocalypse quantique. Nous pouvons être rassurés en sachant que, même si les ordinateurs quantiques commencent à envahir le monde, notre crypto sera en sécurité.  

 La fin de la partie 

La cryptographie résistante aux quanta finira par devenir le seul type de cryptographie existant dans un avenir pas si lointain. Selon la trajectoire idéologique de l’informatique quantique, les machines à 3000 qubits devraient être viables dans les 3 à 6 prochaines années. Mais, un plus grand nombre de problèmes apparaîtront et le développement freînera certainement en raison du besoin de correction des erreurs. 

En outre, les cryptographes de notre génération travaillent à rendre le cryptage plus sûr. Ils améliorent constamment les algorithmes existants pour qu’ils puissent résister aux attaques quantiques. Ainsi, il incombe maintenant à la communauté des cryptomonnaies de travailler côte à côte avec les cryptographes pour trouver des moyens d’intégrer ce cryptage de manière transparente dans leurs réseaux blockchain.

Résumé 

En conclusion, l’informatique quantique n’est pas une menace digne d’intérêt pour les deux ou trois prochaines années à venir. Mais, cela ne signifie pas qu’il faille l’ignorer. Il faut donc chercher des solutions uniquement pour la contrer cryptographiquement. Ainsi, des mises à jour et des développements constants sont essentiels pour toute technologie qui vise à ne pas devenir obsolète. 

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