Coinbase explore le chiffrement post‑quantique pour la blockchain

On s’attend à ce que les ordinateurs quantiques soient construits à une taille commercialement utile dans seulement quelques années, peut‑être dès 2028 jusqu’au milieu des années 2030, selon les estimations et la capacité exacte visée.

Cela serait idéal pour résoudre des problèmes mathématiques extrêmement complexes afin de répondre à des questions sur les sciences des matériaux dans les semi‑conducteurs, l’aérospatiale, les batteries, ou de déterminer la configuration 3D des protéines, ou encore découvrir de nouveaux médicaments salvateurs.

Mais la même capacité pourrait être utilisée pour casser les méthodes de chiffrement sur lesquelles le monde moderne repose. C’est pourquoi, par exemple, toutes les grandes banques américaines sont contraintes d’accélérer l’adoption de la cryptographie basée sur les réseaux, une méthode considérée comme résistante aux ordinateurs quantiques.

De la même façon, les cryptomonnaies pourraient être en danger si le chiffrement qui rend les cryptos si sécurisées était soudainement brisé.

C’est particulièrement problématique car les futurs ordinateurs quantiques pourraient casser le chiffrement des données collectées aujourd’hui, même si elles sont encore incassables, mais pourraient être décodées plus tard, une méthode appelée « Harvest Now, Decrypt Later » (HNDL).

Dans ce contexte, les acteurs majeurs de la blockchain et des cryptomonnaies se mobilisent également rapidement pour se préparer à l’éventuelle apparition des ordinateurs quantiques.

Un d’eux est Coinbase, qui a publié son rapport «Quantum Computing & Blockchain » abordant ces préoccupations et examinant les solutions possibles que la communauté blockchain pourrait et devrait adopter à temps pour éviter tout problème de sécurité réel.

« Nous avons une grande confiance qu’un ordinateur quantique à grande échelle et tolérant aux fautes (FTQC) sera finalement construit. En conséquence, les blockchains et l’ensemble de l’écosystème cryptographique doivent se préparer à cette éventualité. »

Aperçu du rapport quantique de Coinbase

Dans l’introduction de ce rapport, Coinbase rappelle que le National Institute of Standards and Technology (NIST) recommande que les migrations post‑quantique (PQ) soient réalisées d’ici 2035. Il souligne également que ce délai de préparation, ne laissant que 9 ans, pourrait même être optimiste.

« Nous ne sommes pas convaincus que les ordinateurs quantiques pertinents sur le plan cryptographique (CRQC) n’existeront pas d’ici 2035 ou plus tard, car des recherches récentes soulèvent la possibilité que le calendrier soit plus court. »

Le rapport est divisé en 6 grands segments plus une annexe de « lectures supplémentaires », couvrant le sujet de manière exhaustive :

1. Vue d’ensemble de l’informatique quantique et état actuel de la technologie.
2. Cryptographie post‑quantique (PQC).
3. Cryptographie post‑quantique et couche de consensus.
4. Cryptographie post‑quantique et couche d’exécution.
5. Plans post‑quantiques pour les principales blockchains.
6. Sécurité post‑quantique au‑delà de la signature.

Vue d’ensemble de l’informatique quantique

Cette première partie résume ce qu’est un ordinateur quantique, ce qu’il peut faire, et comment la technologie a progressé jusqu’à présent.

En bref, les ordinateurs quantiques utilisent la superposition et d’autres effets quantiques pour augmenter leur puissance de calcul de façon exponentielle à chaque qubit supplémentaire (l’équivalent quantique des bits classiques), au lieu d’une augmentation linéaire.

« La puissance des ordinateurs quantiques est directement liée au fait que, pour décrire une superposition avec N qubits, il faut une liste de 2^N paramètres. Quand (par exemple) N=1000, cela représente déjà plus de paramètres que ce qui pourrait être écrit dans l’univers observable. »

Comme mentionné, un tel ordinateur serait idéal pour les simulations du monde physique et le cassage de chiffrement. Il pourrait également être utilisé pour entraîner plus efficacement les IA, un sujet que nous avons déjà abordé dans notre article « Does Quantum Computing Have A First Real-World Use Case ».

La principale limite à la construction d’un ordinateur quantique réside dans le matériel, qui est incroyablement difficile à fabriquer et à maintenir dans un état quantique suffisamment longtemps pour que les qubits soient fiables et effectuent des calculs utiles.

Cela peut être amélioré de deux manières : réduire le taux d’erreur physique des portes à deux qubits et concevoir des schémas de tolérance aux fautes capables de supporter des taux d’erreur plus élevés.

« Pour réaliser un calcul quantique tolérant aux fautes (FTQC), il faut également mesurer constamment les qubits physiques, afin de détecter où des erreurs se sont produites et ce qui doit être fait pour les corriger. »

Les améliorations récentes en correction d’erreurs indiquent que des portes à deux qubits d’une précision de 99,9 % pourraient être suffisantes, un chiffre bien plus bas et réalistement atteignable que prévu initialement (99,9999 %). Plus important encore, cela a déjà été réalisé par Quantinuum (filiale de Honeywell (HON ), suivez le lien pour le rapport d’investissement associé) et Google pour des qubits individuels.

Si cette précision peut être maintenue lors du passage à des dizaines ou centaines de milliers de qubits physiques, elle suffira théoriquement pour le FTQC.

Le rapport donne également un aperçu des principaux types de matériel explorés par les entreprises et chercheurs en informatique quantique :

• Superconducteur.
• Ion piégé.
• Atome neutre.
• Photonique.
• Topologique.

En conclusion, l’article indique que bien que les ordinateurs quantiques ne soient pas immédiatement prêts, il n’y a aucune raison de supposer qu’ils ne pourront pas briser les niveaux les plus élevés du chiffrement actuel, et que les blockchains/cryptomonnaies n’existeront pas.

Cryptographie post‑quantique (PQC)

La cryptographie post‑quantique est essentielle si nous voulons que le système financier dans son ensemble, ainsi que les systèmes militaires, restent protégés des ordinateurs quantiques.

Ce type de chiffrement doit également pouvoir fonctionner sur des ordinateurs de conception et de capacité normales.

« La cryptographie post‑quantique fonctionne sur des ordinateurs classiques et est sécurisée contre les attaquants quantiques. Cela contraste avec des solutions comme le QKD (distribution de clés quantiques), qui nécessite que les utilisateurs (honnêtes) utilisent des systèmes quantiques. »

Deux des méthodes principales sont basées sur les réseaux et basées sur les hachages :

• Basée sur les réseaux : les méthodes cryptographiques traditionnelles comme RSA et ECC reposent sur des structures périodiques dans des groupes que l’algorithme de Shor peut résoudre efficacement en trouvant leur « période ». En revanche, la cryptographie basée sur les réseaux ne dépend pas de telles structures.
• Basée sur les hachages : une méthode de chiffrement très sécurisée, mais également très gourmande en puissance de calcul.

« La variante de signature plus rapide de la cryptographie à base de hachage SLH‑DSA possède des signatures environ 250 fois plus grandes que l’ECDSA avec un temps de signature environ 1 000 fois plus lent. Déployer ces schémas sur les blockchains sera clairement très difficile. »

Source : Coinbase

Le NIST joue un rôle majeur dans l’établissement de la direction ici. En 2024, le National Institute of Standards and Technology (NIST) a finalisé trois normes différentes de cryptographie post‑quantique (PQC) :

• FIPS 203 – ML‑KEM – Un mécanisme d’encapsulation de clé (KEM) basé sur la cryptographie à réseaux, destiné à être le principal bloc de construction pour l’établissement de clés résistantes aux quantiques (par ex. dans TLS ou VPN).
• FIPS 204 – ML‑DSA – Un schéma de signature numérique principal, également basé sur les réseaux, destiné à des cas d’usage tels que la signature de logiciels, les certificats et l’authentification.
• FIPS 205 – SLH‑DSA – Un schéma de signature à base de hachage sans état, délibérément construit sur des hypothèses différentes comme « sauvegarde » au cas où des recherches futures révéleraient des faiblesses dans les systèmes basés sur les réseaux.

Source : NIST

Cryptographie post‑quantique et couche de consensus

Ce segment du rapport examine comment la blockchain pourrait être spécifiquement affectée par le chiffrement résistant aux ordinateurs quantiques, en se concentrant sur la couche de consensus.

« En général, les principales préoccupations lors de la migration vers la sécurité PQ concernent la taille des données et le coût du calcul. Un défi supplémentaire consiste à orchestrer le basculement actif des clés cryptographiques par les utilisateurs. »

Les principales vulnérabilités proviennent de l’algorithme de Shor, qu’un ordinateur quantique puissant pourrait utiliser pour casser la cryptographie à clé publique classique.

Les blockchains qui ont abandonné le Proof‑of‑Work énergivore et qui s’appuient désormais sur des solutions au problème de la tolérance aux pannes byzantines (BFT) pourraient être plus vulnérables. Ici, c’est l’algorithme de Shor qui constitue la principale menace, car les mathématiques sous‑jacentes à cette méthode pourraient être résolues par des ordinateurs quantiques.

La situation est encore pire pour les blockchains qui s’appuient sur des signatures agrégées et à seuil pour le consensus.

Dans ce système, notamment utilisé par Ethereum, les votes peuvent être agrégés ou soumis à un seuil afin de réduire les coûts associés à l’envoi des signatures des validateurs, à leur vérification et à leur stockage. Ces blockchains n’ont aucune solution plug‑and‑play facile pour les rendre sécurisées post‑quantique.

Cependant, le rapport explique que le consensus Nakamoto (NC) basé sur le Proof‑of‑Work de Bitcoin n’est menacé théoriquement que par une autre méthode de décryptage, l’attaque de Grover sur les fonctions de hachage.

« En pratique, cependant, l’accélération quadratique de Grover ne se traduit pas par une véritable accélération pour les tailles de puzzle en raison du temps beaucoup plus lent par opération de qubit dans un ordinateur quantique comparé à un ASIC hautement optimisé utilisé pour le minage aujourd’hui. Ainsi, les mécanismes de consensus Nakamoto sont essentiellement sécurisés post‑quantique. »

Cryptographie post‑quantique et couche d’exécution

Ce segment du rapport examine comment la blockchain pourrait être spécifiquement affectée par le chiffrement résistant aux ordinateurs quantiques, en se concentrant sur la couche d’exécution.

Les signatures cryptographiques attachées aux transactions authentifient l’expéditeur et autorisent les changements d’état. Tous les schémas de signature compacts, tels que ECDSA et Schnorr, devraient être remplacés par des alternatives post‑quantiques.

Un risque est que les nouveaux systèmes de chiffrement post‑quantique soient beaucoup moins éprouvés que les traditionnels.

« Concernant les schémas basés sur les réseaux comme ML‑DSA ou FN‑DSA, nous pourrions en fait rétrograder la sécurité, puisque nous passerions à un schéma de signature qui a beaucoup moins de maturité et n’a pas été étudié avec la même profondeur que des schémas comme ECDSA et EdDSA. »

Tout schéma d’adoption de la signature post‑quantique devra idéalement satisfaire pleinement une série de critères définis dans ce rapport :

• P1 : La transition ne compromet pas notre posture de sécurité actuelle.
• P2 : Le nouveau schéma offre une sécurité post‑quantique, tel quel ou en permettant un basculement rapide vers la sécurité post‑quantique.
• P3 : Le nouveau schéma n’ajoute pas de coût significatif à la façon actuelle de travailler, du moins tant qu’aucune menace quantique n’est imminente.
• P4 : Le nouveau schéma nécessite des changements minimes (le cas échéant) à la blockchain et à la façon actuelle de travailler, tant qu’aucune menace quantique n’est imminente.

Le rapport explore ensuite différentes stratégies possibles et les compare.

Stratégie 1 : générer les clés privées comme sorties de hachage. Cette méthode permet, lorsque la menace quantique se rapproche, de signer en utilisant ECDSA ou EdDSA, car une signature peut être construite à partir de la connaissance par le propriétaire de la préimage de la clé privée.

Stratégie 2 : passer à une signature hybride/double 2‑sur‑2. Cette stratégie fonctionne en ajoutant un schéma de signature post‑quantique et en exigeant que chaque transaction inclue à la fois une signature ECDSA/EdDSA ainsi qu’une signature post‑quantique (par ex. ML‑DSA).

Stratégie 3 : passer à une signature 1‑sur‑2 (ou plus). Similaire à la stratégie 2, mais au lieu d’exiger les deux signatures, il suffit de fournir une signature soit avec le schéma à courbe elliptique, soit avec le schéma post‑quantique.

Source : Coinbase

Toutes ces méthodes obligeront les détenteurs de comptes à transférer leurs soldes vers de nouveaux comptes protégés par des schémas de signature PQ, ce qui constituera en soi un problème.

« Il existe des millions de comptes UTXO détenus, et aux taux de transaction actuels des blockchains comme Bitcoin et Ethereum, il pourrait falloir des mois simplement pour effectuer le volume massif de transactions de basculement. »

Dans l’ensemble, Coinbase recommande d’utiliser la stratégie « passer à 1‑sur‑2 », car elle traite la menace sans ajouter de coût tant qu’elle n’est pas nécessaire.

Plans post‑quantiques pour les principales blockchains

Bitcoin

L’approche actuelle de Bitcoin consiste à s’assurer que toutes les clés publiques UTXO puissent être masquées derrière une fonction de hachage. Cela pourrait être atténué par un changement dans la gestion des clés publiques.

« La proposition BIP‑360 introduit un nouveau type de sortie taproot appelé Pay‑to‑Merkle‑Root (P2MR) qui supprime complètement cette clé publique. Une fois cette proposition activée sur le réseau principal de Bitcoin, la transition d’une sortie P2TR vers une sortie P2MR éliminera cette vulnérabilité. »

Par ailleurs, certains développeurs principaux de Bitcoin explorent les signatures basées sur les hachages pour Bitcoin.

Au moins, le Proof‑of‑Work rend le réseau minier plutôt sécurisé, ce qui constitue un point fort pour Bitcoin du point de vue du risque quantique.

Cependant, une approche d’attente et d’observation est pour l’instant majoritairement privilégiée. Coinbase souligne que cela n’est pas sans causer de problèmes, notamment car cela pourrait nuire à la perspective de Bitcoin à mesure que les gens commencent à s’inquiéter des risques liés au quantique.

« Nous remarquons que l’approche d’attente et d’observation a un coût en ce qu’elle engendre une incertitude du marché. Ainsi, attendre le plan de migration exact peut avoir du sens, mais cela doit s’accompagner d’une déclaration claire de stratégie et de préparation pour permettre une migration rapide si nécessaire. »

Ethereum

Bien qu’elle soit plus vulnérable à un ordinateur quantique, la communauté Ethereum a également publié un plan détaillé pour atténuer les problèmes associés.

Le plan actuel est de passer à des signatures basées sur les hachages pour les couches de consensus et d’exécution. Si une fonction de hachage cryptographique standard est utilisée, cela n’introduit pas de nouvelles hypothèses de sécurité pour Ethereum.

Un débat est toujours en cours entre les options de signature sans état et avec état, les signatures plus courtes avec état étant une meilleure option pour la couche de consensus et les signatures sans état pour la couche d’exécution, afin que les propriétaires de comptes soient protégés des erreurs de gestion d’état.

Dans l’ensemble, Coinbase a imaginé un Ethereum post‑quantique où « les validateurs attestent chaque bloc en utilisant un schéma de signature à base de hachage avec état, et toutes les attestations sur un bloc spécifique seront agrégées en une preuve unique à l’aide d’un système de preuve succincte à base de hachage ».

Solana

Solana a créé un nouveau type de coffre, appelé le Solana Winternitz Vault, un schéma de signature à base de hachage qui possède une taille de signature gérable (bien que les signatures soient deux ordres de grandeur plus grandes que les signatures ECDSA).

Une fois que les détenteurs de jetons Solana ont transféré leurs actifs vers une nouvelle adresse basée sur Winternitz, les actifs ne sont plus exposés à un attaquant quantique.

En soi, cela pourrait constituer un avantage majeur pour Solana, car elle est bien plus avancée que Bitcoin et Ethereum en matière de préparation quantique.

Autres : Algorand, Sui, Aptos

Algorand figure parmi les premières plateformes blockchain à déployer des schémas de signature post‑quantique (PQ) en production à la fois sur les mécanismes liés au consensus et sur la couche d’exécution. Cela reste partiellement en cours de développement, mais cela montre également que la technologie blockchain peut devenir rapidement prête pour le quantique dans certains cas.

Aptos utilise un système où l’adresse de l’utilisateur n’est pas dérivée du hachage de la clé publique de l’utilisateur. Ainsi, les utilisateurs qui souhaitent devenir post‑quantique sécurisés n’ont qu’à signer une transaction qui met à jour leur clé d’authentification vers une clé publique post‑quantique. Il n’est pas nécessaire de déplacer les actifs vers un nouveau compte.

Par ailleurs, Sui a présenté un certain nombre de stratégies pour migrer vers une chaîne sécurisée post‑quantique, mais il n’est pas encore clair laquelle de ces stratégies sera déployée.

Sécurité post‑quantique au‑delà de la signature

Les signatures de transaction et l’intégrité de la blockchain ne sont pas les seuls sujets où les ordinateurs quantiques pourraient semer le chaos en cassant le chiffrement.

Un exemple est les signatures à seuil, qui sont utilisées pour protéger les clés de signature dans tout l’écosystème blockchain.

Dans ce cas, ML‑DSA, un analogue à base de réseaux du schéma de signature Schnorr, pourrait être utilisé. Un schéma de signature à base de hachage, tel que l’une des variantes de SLH‑DSA, pourrait également être employé pour les applications nécessitant une assurance de sécurité plus forte.

Un autre est les fonctions de hachage résistantes aux collisions, utilisées dans les arbres de Merkle, les arbres Patricia et les systèmes de preuve à base de hachage. A priori, ce n’est pas un sujet où les ordinateurs quantiques constituent une menace. Mais potentiellement, un nouvel algorithme quantique pourrait changer cela.

Le protocole TLS pré‑quantique est exposé à une attaque appelée harvest‑now‑decrypt‑later (HNDL). Heureusement, le TLS post‑quantique est déjà largement déployé sur Internet. Par exemple, en février 2026, plus de 60 % du trafic Internet de Cloudflare utilise la suite de chiffrement hybride post‑quantique sécurisée X25519MLKEM768.

Par ailleurs, les systèmes de preuve à divulgation nulle de connaissance, utilisés dans les systèmes de confidentialité, ne devraient pas être affectés. D’autres systèmes de confidentialité contenant des données de transaction vulnérables aux ordinateurs quantiques et destinées à rester cachées à jamais pourraient être davantage exposés aux menaces de harvest‑now‑decrypt‑later.

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Ce rapport de Coinbase sur les risques quantiques et la préparation de l’écosystème des cryptomonnaies et de la blockchain est important, et reflète le rôle joué par l’entreprise en tant que leader du secteur et de son innovation. C’est une conséquence directe de la taille et de l’importance que l’entreprise a acquises au cours des dernières années.

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Coinbase est un partenaire clé pour de nombreux ETF Bitcoin pour lesquels il détient la garde des Bitcoins, ce qui en fait un acteur important de l’industrie pour ces produits, facilitant la détention d’ETF pour les investisseurs individuels et institutionnels.

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Depuis un départ précoce et ambitieux, Coinbase est devenu une pierre angulaire de l’industrie du Bitcoin et de la crypto, notamment sur les marchés américains.

Cela n’a pas du tout été un parcours sans heurts ; Coinbase a dû faire face à des attaques de cybersécurité, à des réglementations floues, et à des poursuites de la SEC, et voir ses services client et ses protocoles de sécurité rattraper la croissance de l’entreprise.

La volatilité et les risques sont inhérents au secteur crypto (et à tous les investissements), et l’informatique quantique pourrait engendrer des perturbations.

Mais en tout cas, le Coinbase d’aujourd’hui, plus mature et dominant, est bien placé pour capitaliser sur la montée en puissance du crypto, grâce aux tendances croissantes des ETF Bitcoin, des stablecoins et de la tokenisation d’actions.

Vous pouvez également en savoir plus sur Coinbase dans notre rapport d’investissement dédié à l’entreprise.)

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