Supervýkonné kvantové počítače jsou zatím spíš chiméra, ale už teď budí naděje i respekt. Mohli by lidstvu poskytnout další podstatné vědění. Jejich výpočetní výkon by se ale ve špatných rukou zároveň mohl stát nebezpečnou a účinnou zbraní.
Kvantový počítač pracuje jinak než ten klasický. Současné počítače využívají tzv. bity, které mohou nabývat hodnoty 0 nebo 1. Kvantový počítač namísto toho používá qubity a ty, díky jevu zvanému superpozice, mohou určitým způsobem nabývat 0 i 1 zároveň.
Rozdíl mezi klasickým a kvantovým počítačem se často pro zjednodušení porovnává s hodem mincí. U těch klasických padá panna nebo orel. U kvantových to může být, zjednodušeně řečeno, kromě panny a orla díky superpozici i obojí najednou a počítač zohledňuje pravděpodobnost, s jakou k určitému výsledku dojde.
Michal Novák
Akademie věd ČR ve svém článku o kvantových počítačích připomíná vysvětlení superpozice od nositele Nobelovy ceny Richarda Feynmana, který ji ilustroval tak, že rozlomil křídu na dvě poloviny a každou z nich položil na jednu stranu stolu. Pak se zeptal, kde je křída, která se nacházela na jedné i druhé straně.
Qubity, se kterými kvantové počítače pracují, se mohou provázat, takže stav jednoho souvisí se stavem druhého. Díky tomu umí kvantový počítač u některých úloh zkoušet mnoho možností najednou a najít řešení výrazně rychleji. Nedá se ale tvrdit, že by byl univerzálně rychlejší než je ten běžný počítač. Hodí se jen na určité typy výpočtů.
O kvantových počítačích i o tom, jaká rizika a příležitosti znamenají a jak by mohly potenciálně ohrozit náš finanční svět, jsme si povídali v poslední epizodě podcastu Bitcoin a blondýna s Michalem Novákem. Ten upozornil na to, že riziko by mohly do budoucna kvantové počítače znamenat nejen pro kryptoměny, ale i banky nebo státní instituce.
V čem by mohly být kvantové počítače nebezpečné pro kryptoměny?
Co se týče kryptoměn (a není to jen o bitcoinu), mohou kvantové počítače ohrožovat privátní klíč. To je kód, který máme uložený ideálně v hardwarové peněžence. Kdo vlastní nějaký privátní klíč, ten je vlastníkem daného bitcoinu a může s ním nakládat. Ještě existuje veřejný klíč. Je to něco jako adresa, kterou můžu zveřejnit, když chci přijmout nějaké bitcoiny.
Dostatečně výkonný kvantový počítač by mohl v budoucnu být schopný dopočítat z veřejného klíče ten privátní. Jako byste mu dali e-mailovou adresu a on z toho odvodil heslo k e-mailu. Na klasickém počítači je to jednocestný proces. To znamená, že z privátního klíče umím spočítat ten veřejný, ale zpět se nikdy nedostanu. Na tom je postavena celá dnešní kryptografie. Kvantový počítač toto pomocí tzv. Shorova algoritmu nabourává.
Takže až bude jednou dost výkonný kvantový počítač, mohl by si najít na blockchainu veřejné klíče a z toho odvodit ty privátní?
Dnes existuje více typů adres. U některých je ten veřejný klíč vidět a u nějakých typů je jen hash toho klíče, nějaký otisk. Dalo by se to představit tak, že některé klíče jsou přímo vidět a jiné jsou v obálce. A ten kvantový počítač tu obálku neumí otevřít. Ale všechny ty klíče, které v těch obálkách nejsou (je jich asi třetina), už mají ten veřejný klíč zveřejněný a tím pádem mohou být zranitelné.
Pokud nechcete sledovat video, tak si audio podcast můžete poslechnout přímo tady:
Dá se říci, které veřejné klíče jsou „v obálce“ a které ne?
Zranitelné adresy se dají rozdělit do tří kategorii. První se týkají těch nejstarších bitcoinů, které tady byly v roce 2009, 2010 a 2011. To byl úplně první typ adres, na kterém například leží 1,1 milionu bitcoinů, které nejspíš patří Satošimu Nakamotovi, tvůrci bitcoinu. Myslím, že žádný posluchač na nich nebude mít žádný bitcoin. Ty nejstarší typy adres jsou zranitelné tím, že je tam veřejný klíč dohledatelný na blockchainu.
Zranitelný je bohužel i nejnovější typ adres. Jde o tzv. taproot adresy, které poznáte tak, že začínají bc1p. Když se v roce 2021 tento nový typ adres zaváděl, asi v tu dobu ty kvantové počítače nebyly taková hrozba, tolik se o tom nemluvilo.
Potom je tu ještě třetí kategorie. I když totiž máme klíč v té obálce, tak v případě, že jsme z té adresy už něco někdy utratili, už je ten veřejný klíč zveřejněný. Na to je jednoduché řešení. Používat každou
adresu pouze jednou, což dnes už všechny moderní peněženky dělají. Pokud máte peněženku a v ní jeden bitcoin a budete chtít někomu poslat 0,3 bitcoinu, tak těch zbylých 0,7 bitcoinu (tzv. change output) už se u moderních peněženek vrátí na novou adresu.
Michal Novák
Analytik a konzultant v oblasti digitálních aktiv. Zajímá se o technickou, fundamentální a ekonomickou stránku bitcoinu.
Působí ve společnosti Confirmo, která provozuje platební bránu.
Napsal knihy Bitcoin – revoluce nebo podvod? a Lightning Network – Platby budoucnosti.
Kde si mohou lidi zkontrolovat, který typ adresy mají?
Pokud otevřete svou peněženku a zvolíte možnost „přijmout“ nebo se podíváte na nějaké minulé adresy přijímaných plateb, tak adresy začínající jedničkou, trojkou nebo bc1q jsou pro tento typ útoku v pohodě (pokud zároveň nepoužíváte jednu adresu víckrát).
A když odhlédneme od kryptoměn? Ohrožují kvantové počítače banky, armádu, infrastrukturu?
Je to tak. To, o čem se bavíme u bitcoinu, jsou digitální podpisy. Dalo by se to nazvat jako digitální podpisy a celkově by se to dalo nazvat jako asymetrická kryptografie. To je kryptografie, která využívá právě dvojici veřejného a privátního klíče a používá se dnes skoro všude. Když se připojujete do banky, veškeré certifikáty, využívá ji armáda .. Je to zkrátka prorostlé celým IT a finančním světem. Takže i tyto tradiční organizace, jako jsou banky, pojišťovny, státní instituce, jsou ohrožené.
Na druhou stranu je pro ně mnohem jednodušší update na postkvantovou kryptografii. Už jen proto, že jde většinou o centralizované organizace. Když se tam vedení rozhodne a zvolí nějaký konkrétní algoritmus, může ta změna proběhnout rychle. Kdyby nastal nějaký zásadní průlom v oblasti kvantových počítačů, asi není problém na jeden den vypnout internetové bankovnictví a nasadit novější řešení. Nebo není takový problém podvodnou transakci vrátit. To se na blockchainu udělat nedá.
Banky a další instituce netrápí ani ty velké podpisy. To, že podpis bude desetinásobně nebo stonásobně větší, může být na blockchainu problém. Ale když se budu připojovat do banky a nebudu mít internet z nějakého 3G, tak se mi to bude načítat o čtvrt vteřiny pomaleji. Možná ani to ne. Takže ten update pro ten tradiční sektor je jednodušší.
Navíc už je toho nyní spousta kvantově rezistentní. Např. firma Cloudflare, která dělá síťovou infrastrukturu a necelá čtvrtina síťového provozu internetu na světě teče přes ní, už dělá asi rok a půl postkvantovou kryptografii. Když budete mít dnes aktuální Chrome nebo Firefox nebo Edge a připojíte se na stránky Confirmo, kde pracuju, tak už je to spojení v současnosti kvantově rezistentní. Dnešní prohlížeče už to podporují. Už i cloudoví provideři, kde dnes běží ta infrastruktura, nasazují nějakým způsobem postkvantové algoritmy. Takže ta tradiční infrastruktura je v tomto ohledu mnohem dál a postupně to nasazuje. To je velká výhoda. Že v řadě věcí už to funguje a uživatelé pro to nemusí udělat vůbec nic.
Jak jsou na tom z hlediska postkvantové kryptografie vládní organizace? Jak jsou teď kvantové počítače výkonné a jak budou muset být, aby znamenaly skutečné ohrožení? Za jak dlouho se odhaduje, že bude riziko ze strany kvantových počítačů reálné? K čemu se asi zneužijí nejdříve? Co dělat, když máte kryptoměnu na jedné ze zranitelných adres? Jak se v praxi zavádí změny, na kterých se shodne většina bitcoinové komunity? A proč je každé řešení zaparkovaných bitcoinů Satoshiho Nakamoty problematické?
To a ještě více se dozvíte v epizodě podcastu Bitcoin a blondýna.
