I Bitcoin saranno hackerati con gli ultimi risultati del Quantum Computing?

Una rivoluzione tale da poter cambiare il modo in cui concepiamo settori chiave come la sicurezza informatica, l’analisi dei dati e la ricerca in campo biomedico.

Sono queste alcune delle caratteristiche disruptive dei computer quantistici, al centro di una fortissima spinta innovativa che coinvolge Stati e protagonisti del panorama Big Tech.

La corsa alla tecnologia del futuro, tuttavia, sta già mettendo in evidenza come – a fianco dei benefici già noti – si aprano nuove parentesi di rischio e criticità ancora difficili da tratteggiare.

Quantinuum, ad esempio, ha recentemente annunciato il proprio risultato circa l'implementazione di qubit non radioattivi di bario-137 per il processore quantistico.

I risultati mostrano che l’azienda ha raggiunto un livello di fedeltà del 99,9904%.

Questa potenza di calcolo senza precedenti, raggiungendo il 100%, potrebbe essere in grado di hackerare addirittura l’intero sistema su cui si basa Bitcoin?

Stando a quanto emerso da un’indiscrezione circolata in rete negli ultimi giorni, secondo cui le ultime conquiste del quantum computing potrebbero presto violare la più famosa delle criptovalute, la risposta è sì.

L’impiego di Qubit formati da bario-137 non radioattivo avrebbe infatti aperto le porte per sfruttare appieno il potenziale del computer quantistico universale, annullando di fatto l'attuale valore della crittografia basata su chiavi.

Durante alcuni studi, si legge nella fuga di notizie, è stata dimostrata la possibilità di raggiungere una fedeltà prossima al 100% grazie a una nuova tecnica di mitigazione applicata al nuovo computer quantistico basato proprio sul bario.

È stata inoltre riportata l’avvenuta violazione della crittografia a curva ellittica, attualmente utilizzata per accoppiare le chiavi pubbliche e private per la decrittazione e la crittografia dei dati.

Ma è davvero così? E quali sono i reali benefici e rischi del quantum computing?

Per approfondire l’argomento, Tiscali ha intervistato il professor Francesco Sisini del SIDI, lo Swiss Institute for Disruptive Innovation.

L’esperto, una delle figure riferimento in materia a livello europeo, rilascerà presto un corso interamente dedicato al mondo del quantum computing tra quantum gates (porte logiche), qubits e una forte ragione per essere ottimisti: abbiamo già affrontato i problemi della computazione classica, uscendone vincitori.

Professor Sisini, la notizia circolata in rete sul raggiungimento di Quantinuum del 99.9904% di detection fidelity da parte del quantum computing ha fatto molto discutere. Cosa significa concretamente?

"Voglio rispondere con un esempio. Supponiamo di dovere eseguire un test complicato 1000 volte per il quale è necessario produrre uno stato casuale, per esempio lanciando una moneta. 

Per esempio, potremmo voler testare la capacità di un essere umano di ricordare una sequenza casuale di 0 ed 1.

Potremmo pensare di procedere al test prendendo un notaio e chiedendogli di lanciare la moneta.

Questi dovrebbe prendere la moneta, posizionarla per esempio sempre su testa, lanciarla in alto e riprenderla con la mano, quindi girarla e annotare la faccia risultante. Può sembrare facile, ma su mille volte possono capitare molti incidenti, per esempio il notaio potrebbe posizionare la moneta inizialmente su croce anziché testa, oppure potrebbe cadergli di mano mentre la prepara, oppure potrebbe lanciarla ma fallire nel riprenderla ecco. Se il notaio ci riuscisse 999 su 1000, diremo che il suo livello di affidabilità nello State preparation and measurement (SPAM) è 99,9%.

Nella computazione sia classica sia quantistica, il problema è assolutamente lo stesso. I bit e i qubit vanno preparati, computati e poi spesso misurati. Per i bit classici ormai non ci preoccupiamo più di divulgare questi dettagli, perché le tecniche di correzione degli errori avvicinano la fedeltà al 100%, per i qubit il discorso è ancora in divenire, e un singolo risultato di laboratorio non ci deve far montare la testa anche se ovviamente è molto incoraggiante".

In merito all’indiscrezione trapelata, raggiungere un livello di fedeltà SPAM del 100% comporta in automatico la possibilità di scalare a computer quantistici concretamente utilizzabili?

"La risposta breve è no, infatti per il momento è come se il nostro notaio si fosse allenato da solo a casa e avesse imparato ed eseguire dai 999 ai 1000 lanci senza errore. Il difficile viene quando il notaio deve integrarsi nell’ambiente di lavoro dove esistono mille distrazioni. Ovviamente i sistemi fisici elementari non hanno una loro psicologia e non possono distrarsi ma fanno di peggio: interagiscono con l’ambiente circostante e creano stati entangled.

Quindi il risultato è importantissimo, ma è ancora da valutare in un percorso in itinere".

È vero che già ora la crittografia Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) non è più considerabile sicura?

"Le rispondo con un’altra domanda. I protocolli di scambio di chiavi crittografiche basati sulle tecnologie quantistiche sono davvero sicuri o potrebbero esistere delle scappatoie anche per questi?

È vero che l’ECDSA già oggi non è più considerabile sicuro rispetto alle potenzialità di un computer quantistico, quanto questo però rappresenti un rischio concreto per un wallet non è semplice da valutare.

Quello che si può dire è che l’algoritmo di Shor richiede che le risorse del computer quantistico, su cui è implementato, scalino con il numero (n) di bits classici usato per codificare la chiave. Quindi se la mia chiave è a 1024 bits a me servono qualcosa come un multiplo 1024 qubits, per esempio 2*(1024)+1. Il numero esatto di qubits dipende dalla specifica implementazione dell’algoritmo. Ma questo ancora non è il vero problema! Il vero problema è il numero di gates che servono, cioè le porte logiche che implementano le trasformazioni unitarie sui qubits, non ti dico come scalano con n perché smetteresti di credere nella computazione quantistica. Invece si deve avere fiducia, perché siamo passati per gli stessi problemi con la computazione classica e ne siamo usciti bene, anzi molto bene".

È possibile che alcuni progressi del quantum computing, come le tecniche di riduzione degli errori (mitigation technique) siano già mature e che la comunità scientifica ne sia all’oscuro?

"Tra il 1943 e il 1945 un gruppo consistente di scienziati ha lavorato alla realizzazione della prima bomba atomica nella storia dell’umanità. Non voglio entrare in questioni etiche, ma solo fare chiarezza su un punto: avendo a disposizione scienziati di alto livello concentrati su un unico obiettivo, risorse praticamente illimitate e un coordinamento capace si potrebbero superare rapidamente dei problemi che alle normali istituzioni accademiche potrebbero richiede anni e decenni. Quindi la risposta è si, ma è difficile affermarlo con sicurezza".