В начале 2020-х криптовалюты значительно повысили свою значимость, став макроэкономическим активом, признанным различными институтами, включая правительства. К началу 2024 года количество пользователей криптовалют по всему миру превысило 500 миллионов, а в некоторых странах они даже вошли в государственные финансовые стратегии.
Одновременно развиваются квантовые вычисления, которые, несмотря на ограниченный текущий потенциал, уже вызывают активные обсуждения касательно информационной безопасности. Важно понять, насколько современные криптографические методы смогут противостоять угрозам, возникающим из-за квантовых технологий. Основной предмет обсуждения — устойчивость механизмов защиты, на которых основаны биткойн и другие криптовалюты.
Безопасность этих цифровых валют зависит от асимметричной криптографии, включая алгоритм ECDSA («Elliptic Curve Digital Signature Algorithm») и новые схемы подписей Шнорра. Данные методы обеспечивают аутентичность транзакций, не раскрывая приватные ключи, что делает их крайне сложными для взлома, даже с использованием суперкомпьютеров. Однако математик Питер Шор в 1994 году предложил квантовый алгоритм, который показывает, что задачи, обеспечивающие защиту современных криптографических систем, могут быть решены намного быстрее, что ставит под сомнение будущую безопасность криптовалют.
Алгоритм ECDSA, используемый в биткойне, основывается на сложных криптографических задачах. В случае появления мощного квантового компьютера, возможность расшифровки приватного ключа по публичному резко увеличится, позволяя злоумышленнику получить доступ к средствам. Прогнозы показывают, что для успешного взлома потребуется от 10 до 300 млн логических кубитов. Таким образом, даже учитывая последние достижения в квантовых технологиях, текущие компьютеры далеки от этой цифры.
На данный момент крупнейший квантовый процессор — Condor от IBM, имеющий 1121 физический кубит. Тем не менее, из-за высокой вероятности ошибок в их работе, значительная часть этих кубитов используется для исправления ошибок, что ограничивает количество доступных логических кубитов. В среднем, чтобы получить один стабильный логический кубит, необходимо от 100 до 1000 физических, что указывает на недостаточность даже самого современного оборудования для решения серьезных криптографических задач, таких как факторизация 256-битного ключа биткойна.
Несмотря на активное развитие квантовых технологий, большинство экспертов считают маловероятным взлом существующей криптографии до 2030 года — вероятность этого события составляет менее 1%. Более реалистичной выглядит угроза в 2040-х годах, когда шанс появления квантового компьютера, способного на такие атаки, может возрасти до 20–25%.
Согласно отчету Deloitte, эксперты в области кибербезопасности считают, что 2040-е годы будут решающим десятилетием в контексте возникновения квантовой угрозы. Эта угроза, хотя пока выглядит далекой, требует серьезной подготовки, как в академической сфере, так и в государственных учреждениях и в криптовалютных сообществах.
Главной целью этих усилий является разработка постквантовых алгоритмов (PQC), которые способны защитить информацию от атак квантовых компьютеров. На данном этапе завершен третий раунд отбора таких алгоритмов, в результате которого были определены четыре финалиста: «CRYSTALS-Kyber» для шифрования и «CRYSTALS-Dilithium», «FALCON» и «SPHINCS+» для цифровых подписей.
Эти технологии станут основой новых стандартов для банковских систем, государственных учреждений и, вероятно, для криптовалют. В сообществах также наблюдают за ситуацией с постквантовой безопасностью. Биткойн, благодаря своей модульной архитектуре, способен адаптироваться к изменениям; новые обновления внедряются через механизм BIP (Bitcoin Improvement Proposals).
В 2021 году важно обновление «Taproot» (BIP341) улучшило схему подписей, что стало первым шагом к дальнейшей модернизации криптографической основы сети. В дополнение к этому, активно проводятся исследования и тестирования квантово-устойчивых решений, создаются экспериментальные блокчейны и тестовые транзакции с постквантовыми алгоритмами, обсуждаются инициативы для внедрения гибридных схем, поддерживающих как классические, так и новые методы подписания.
В 2023 году стартап Chain Reaction представил прототип постквантового кошелька, который совместим с существующими блокчейн-сетями.
Переход на новые схемы защиты данных займет годы, но процесс уже начат, поскольку на кону стоят триллионы долларов в цифровых активах.
Криптография охватывает далеко не только блокчейны; она является основой почти всей цифровой инфраструктуры: от онлайн-банкинга и электронной почты до облачных сервисов и правительственных баз данных.
Исследование RAND Corporation показывает, что до 90% интернет-коммуникаций зависят от криптографических протоколов, уязвимых для квантовых вычислений.
