Coinbase erforscht post-quantenverschlüsselung für Blockchain

Quantencomputer werden voraussichtlich in nur wenigen Jahren in einer kommerziell nützlichen Größe gebaut, von möglicherweise nur 2028 bis Mitte der 2030er Jahre, je nach Schätzung und der genauigen Zielkapazität.

Dies wäre großartig, um extrem komplexe mathematische Probleme zu lösen, um Fragen zu Materialwissenschaften in Halbleitern, Luft- und Raumfahrt, Batterien oder um Proteine in 3D-Konfigurationen zu lösen oder neue lebensrettende Pharmazeutika zu entdecken.

Aber die gleiche Kapazität könnte verwendet werden, um Verschlüsselungsmethoden zu brechen, auf denen die moderne Welt aufbaut. Deshalb müssen beispielsweise alle großen US-Banken ihre Übernahme von Gitter-basierten Kryptographien beschleunigen, eine Methode, die als quantensicher gilt.

Ebenso könnten Kryptowährungen in Gefahr sein, wenn die Verschlüsselung, die Kryptowährungen so sicher macht, plötzlich gebrochen werden könnte.

Dies ist besonders problematisch, da zukünftige Quantencomputer die Verschlüsselung von Daten, die heute gesammelt werden, brechen könnten, auch wenn sie noch unbrechbar sind, aber später entschlüsselt werden könnten, eine Methode, die als “Harvest Now, Decrypt Later” (HNDL) bezeichnet wird.

In diesem Zusammenhang bewegen sich die führenden Akteure in der Blockchain- und Kryptowährungsbranche schnell, um sich auf das mögliche Auftauchen von Quantencomputern vorzubereiten.

Einer von ihnen ist Coinbase, das seinen Bericht “Quantencomputing & Blockchain” veröffentlichte, der sich mit diesen Bedenken befasst und nach möglichen Lösungen sucht, die die Blockchain-Community annehmen und umsetzen sollte, um jegliche Sicherheitsprobleme zu vermeiden.

“Wir haben großes Vertrauen, dass ein groß angelegter, fehlertoleranter Quantencomputer (FTQC) eventually gebaut werden wird. Als solche müssen Blockchains und das breitere kryptographische Ökosystem sich auf diese Eventualität vorbereiten.”

Überblick über den Coinbase-Quantenbericht

In dem Überblick dieses Berichts erinnert Coinbase daran, dass das National Institute of Standards and Technology (NIST) empfiehlt, dass post-quanten (PQ)-Migrationen bis 2035 durchgeführt werden sollten. Es wird auch darauf hingewiesen, dass diese Vorbereitungszeit, die nur 9 Jahre beträgt, möglicherweise sogar optimistisch ist.

“Wir sind nicht sicher, dass kryptographisch relevante Quantencomputer (CRQC) nicht vor 2035 oder später existieren werden, da aktuelle Forschung die Möglichkeit aufwirft, dass der Zeitplan kürzer sein könnte.”

Der Bericht ist in 6 große Segmente unterteilt, plus einem Anhang mit “zusätzlichen Lektüren”, der das Thema umfassend abdeckt:

1. Quantencomputing-Überblick und aktueller Stand der Technik.
2. Post-Quanten-Kryptographie (PQC).
3. Post-Quanten-Kryptographie und Konsensschicht.
4. Post-Quanten-Kryptographie und Ausführungsschicht.
5. Post-Quanten-Pläne für große Blockchains.
6. Post-Quanten-Sicherheit jenseits der Signierung.

Quantencomputing-Überblick

Dieser erste Teil fasst zusammen, was ein Quantencomputer ist, was er kann und wie die Technologie bisher fortgeschritten ist.

In Kürze nutzen Quantencomputer Superposition und andere Quanteneffekte, um ihre Rechenleistung exponentiell für jeden zusätzlichen “Qubit” (das Quantenäquivalent normaler Computerbits) zu erhöhen, anstatt linear.

“ Die Leistung von Quantencomputern ist direkt mit der Tatsache verbunden, dass, um eine Superposition mit N Qubits zu beschreiben, eine Liste von 2^N Parametern benötigt wird. Wenn (sagen wir) N=1000 ist, sind das bereits mehr Parameter, als in dem beobachtbaren Universum aufgeschrieben werden könnten.”

Wie erwähnt, wäre ein solcher Computer ideal für Simulationen der physikalischen Welt und das Brechen von Verschlüsselungen. Er könnte auch verwendet werden, um künstliche Intelligenzen effizienter zu trainieren, ein Thema, das wir zuvor in unserem Artikel “Hat Quantencomputing einen ersten realen Anwendungsfall” behandelt haben.

Die Hauptbegrenzung beim Bau eines Quantencomputers ist die Hardware, die unglaublich schwer herzustellen und in einem Quantenzustand lange genug zu halten ist, damit Qubits vertrauenswürdig sind und nützliche Berechnungen durchführen können.