Le criptovalute come il bitcoin hanno recentemente catturato l'immaginazione del pubblico perché offrono un'interessante alternativa ai sistemi monetari tradizionali.

Le transazioni Bitcoin sono essenzialmente una serie di enigmi archiviati in pubblico sulla blockchain. Gli enigmi utilizzati per proteggere i bitcoin sono così complessi che l'attuale tecnologia informatica non è abbastanza potente per risolverli.

Ma i computer quantistici potrebbero risolvere questi enigmi nei prossimi decenni. Ecco come potrebbe accadere al tuo bitcoin.

Come funziona la crittografia dietro bitcoin?

Le valute tradizionali si affidano a intermediari fidati come le banche per verificare e registrare tutte le transazioni monetarie. L'economia delle criptovalute si basa invece su un registro pubblico – la blockchain – che è mantenuto da tutti i partecipanti onesti della rete bitcoin.

Le banche sono generalmente tenute per legge ad autenticare il mittente e il destinatario di qualsiasi transazione. Ma le transazioni di criptovaluta possono, in linea di principio, essere eseguita in forma anonima.

Immagina un ipotetico potenziale destinatario di bitcoin chiamato Alice. Deve prima creare un puzzle unico ed estremamente difficile che può essere facilmente risolto solo utilizzando un suggerimento segreto (chiamato chiave privata) che tiene per sé. Inoltre, deve essere facile verificare che la soluzione sia corretta. Questo viene fatto usando un altro suggerimento (chiamato chiave pubblica). Dopo questo accade, Alice invia il puzzle a chiunque desideri inviarle bitcoin.

Ora immagina un mittente; chiamiamolo Bob.

Se Bob vuole inviare bitcoin ad Alice, invierà una transazione alla rete che contiene due ingredienti:il puzzle di Alice e una soluzione per un puzzle sbloccando i fondi inviati a Bob in una transazione precedente. Rivelerà anche la chiave pubblica utilizzata per verificare la soluzione. Se la soluzione è verificata dai diversi partecipanti alla rete, presumeranno che Bob sia effettivamente autorizzato a spendere il suo bitcoin e ad accettare la transazione nella blockchain. Alice ora può spendere i fondi rivelando una soluzione al suo enigma.

In questo modo, il registro completo delle transazioni bitcoin è interamente pubblico, mentre le identità dei proprietari di bitcoin sono protette.

Puoi accedere a bitcoin senza la chiave privata?

Infatti, chiunque riesca a risolvere uno degli enigmi sulla blockchain senza il suggerimento segreto può accedere ai fondi ivi immagazzinati. Quindi l'unica caratteristica distintiva dei destinatari previsti è che possono risolvere questi enigmi in modo più efficiente di altri, grazie al suggerimento segreto che solo loro conoscono.

La maggior parte dei puzzle utilizzati per bitcoin assumono la forma di firme. Vale a dire, le transazioni bitcoin sono firmate elettronicamente utilizzando algoritmi davvero complicati basati su quelle che i matematici chiamano curve ellittiche. L'idea è che creare una tale firma è proibitivamente difficile per qualsiasi computer a meno che non si detenga la chiave segreta, e che può essere facilmente verificato utilizzando la chiave pubblica.

Però, mentre queste firme sembrano davvero impossibili da falsificare per i computer di oggi, i computer quantistici possono potenzialmente risolverli in modo molto efficiente. Ciò è possibile perché i computer quantistici non si limitano all'elaborazione di informazioni digitali, ma invece eseguire calcoli direttamente utilizzando le interazioni della meccanica quantistica che dominano la fisica su scala microscopica.

I ricercatori stanno ancora cercando di scoprire esattamente che tipo di problemi i computer quantistici sono in grado di risolvere. Ma sappiamo che due problemi alla base di gran parte della crittografia di oggi sono quelli che i computer quantistici di domani potrebbero essere in grado di risolvere in modo abbastanza efficiente (per gli esperti a casa, oltre a risolvere curve ellittiche, l'altro problema è trovare i fattori primi di un numero).

In particolare, la crittografia a curva ellittica può essere violata eseguendo una variante dell'algoritmo di Shor. Questo algoritmo è in grado di calcolare la chiave segreta dalla chiave pubblica in modo efficiente, e quindi è in grado di creare firme rapidamente una volta rivelata la chiave pubblica. Questo non può essere fatto utilizzando i computer di oggi. Infatti, crediamo che solo i computer quantistici saranno mai in grado di eseguire questo calcolo.

Come farebbe un ladro con un computer quantistico a rubare bitcoin?

L'attuale meccanismo di bitcoin significa che la chiave pubblica viene rivelata solo con la firma quando viene proposta una transazione alla rete. Quindi c'è una finestra di opportunità molto breve per un computer quantistico per calcolare la chiave privata dalla chiave pubblica e presentare una transazione firmata alternativa (ad esempio, facendo andare i soldi di Bob al ladro invece che ad Alice).

Possiamo pensare a questo attacco come analogo al derubare un cliente appena prima che entri in una banca per depositare denaro.

peggiorando le cose, per molte transazioni bitcoin la chiave pubblica è in realtà già nota e memorizzata sulla blockchain. Ciò rimuove il vincolo temporale per l'attacco di cui sopra e consente a un ladro di rubare fondi anche se non viene proposta alcuna transazione. Ciò riguarda circa un terzo del capitale di mercato dei bitcoin, o diverse decine di miliardi di dollari.

È più simile a una rapina in banca tradizionale in cui il ladro non deve aspettare che un cliente effettui transazioni.

È difficile prevedere quando i computer quantistici saranno abbastanza potenti e veloci da eseguire questi attacchi, ma è giusto presumere che siamo al sicuro per almeno i prossimi dieci anni.

Possiamo rendere sicuri i bitcoin?

È importante che i ricercatori trovino alternative alla crittografia a curva ellittica che siano resistenti agli attacchi dei computer quantistici.

E sebbene non sia ancora emerso alcuno standard, criptovalute alternative che tengono conto dei computer quantistici sono in fase di sviluppo proprio ora. Quindi, anche se bitcoin potrebbe alla fine soccombere ai computer quantistici, blockchain e criptovalute vivranno sicuramente.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.