Coinbase Esplora la Crittografia Post-Quantistica per la Blockchain

Si prevede che i computer quantistici saranno costruiti in una dimensione commercialmente utile entro pochi anni, forse già dal 2028 fino a metà degli anni 2030, a seconda delle stime e della capacità esatta mirata.

Ciò sarebbe ottimo per risolvere problemi matematici estremamente complessi, affrontare questioni relative alle scienze dei materiali nei semiconduttori, nell’aerospazio, nelle batterie, o determinare la configurazione 3D delle proteine, o scoprire nuovi farmaci salvavita.

Ma la stessa capacità potrebbe essere usata per violare i metodi di crittografia su cui si basa il mondo moderno. È per questo, ad esempio, tutte le principali banche statunitensi sono costrette ad accelerare l’adozione della crittografia basata su reticoli, un metodo ritenuto resistente ai quanti.

Allo stesso modo, le criptovalute potrebbero essere in pericolo se la crittografia che le rende così sicure potesse improvvisamente essere violata.

Ciò è particolarmente problematico poiché i futuri computer quantistici potrebbero violare la crittografia dei dati raccolti oggi, anche se attualmente non violabili, ma che potrebbero essere decifrati in seguito, un metodo chiamato “Harvest Now, Decrypt Later” (HNDL).

In questo contesto, gli attori principali della blockchain e delle criptovalute si stanno muovendo rapidamente per prepararsi all’eventuale comparsa dei computer quantistici.

Uno di questi è Coinbase, che ha pubblicato il suo rapporto “Quantum Computing & Blockchain ” affrontando queste preoccupazioni e analizzando la possibile soluzione che la comunità blockchain potrebbe e dovrebbe adottare in tempo per evitare qualsiasi reale problema di sicurezza.

“Abbiamo grande fiducia che un computer quantistico su larga scala e tollerante ai guasti (FTQC) sarà eventualmente costruito. Pertanto, le blockchain e l’intero ecosistema crittografico devono prepararsi a questa eventualità.”

Panoramica del Rapporto Quantistico di Coinbase

Nella panoramica di questo rapporto, Coinbase ricorda che il National Institute of Standards and Technology (NIST) raccomanda che le migrazioni post-quantistiche (PQ) dovrebbero essere completate entro il 2035. Sottolinea inoltre che questa tempistica di preparazione, che lascia solo 9 anni, potrebbe essere persino ottimistica.

“Non siamo fiduciosi che i computer quantistici rilevanti dal punto di vista crittografico (CRQC) non esisteranno entro il 2035 o oltre, poiché ricerche recenti sollevano la possibilità che la tempistica possa essere più breve.”

Il rapporto è suddiviso in 6 segmenti principali più un allegato di “letture aggiuntive”, coprendo l’argomento in modo esaustivo:

1. Panoramica del Computing Quantistico e lo Stato dell’Arte Attuale.
2. Crittografia Post-Quantistica (PQC).
3. Crittografia Post-Quantistica e il Livello di Consenso.
4. Crittografia Post-Quantistica e il Livello di Esecuzione.
5. Piani Post-Quantistici per le Principali Blockchain.
6. Sicurezza Post-Quantistica Oltre la Firma.

Panoramica del Computing Quantistico

Questa prima parte riassume cos’è un computer quantistico, cosa può fare e come la tecnologia si è evoluta finora.

In breve, i computer quantistici usano la sovrapposizione e altri effetti quantistici per aumentare la loro potenza di calcolo in modo esponenziale per ogni qubit aggiuntivo (l’equivalente quantistico dei bit normali), invece che linearmente.

“La potenza dei computer quantistici è direttamente correlata al fatto che, per descrivere una sovrapposizione con N qubit, è necessaria una lista di 2^N parametri. Quando (ad esempio) N=1000, si tratta già di più parametri di quanti ne potrebbero essere scritti nell’universo osservabile.”

Come accennato, un tale computer sarebbe ideale per simulazioni del mondo fisico e per violare la crittografia. Potrebbe anche essere usato per addestrare più efficientemente le IA, un argomento che abbiamo esplorato precedentemente nel nostro articolo “Il Computing Quantistico Ha Un Primo Caso d’Uso nel Mondo Reale”.

Il principale limite nella costruzione di un computer quantistico è l’hardware, incredibilmente difficile da produrre e da mantenere in uno stato quantistico sufficientemente a lungo affinché i qubit siano affidabili e possano eseguire calcoli utili.

Ciò può essere migliorato da due fronti: riducendo il tasso di errore fisico per le porte a due qubit e progettando schemi di tolleranza ai guasti in grado di gestire tassi di errore più elevati.

“Per eseguire il calcolo quantistico tollerante ai guasti (FTQC), è necessario misurare costantemente i qubit fisici, per individuare dove si sono verificati errori e cosa è necessario fare per correggerli.”

Miglioramenti recenti nella correzione degli errori indicano che le porte a due qubit con precisione del 99,9%

potrebbero essere sufficienti, un valore molto più basso e realisticamente raggiungibile rispetto a quello inizialmente previsto (99,9999%). Ancora più importante, questo è già stato raggiunto da Quantinuum (parte di Honeywell (HON ), segui il link per il rapporto di investimento associato) e da Google per qubit individuali.

Se questa precisione potrà essere mantenuta scalando a decine o centinaia di migliaia di qubit fisici, teoricamente sarà sufficiente per FTQC.

Il rapporto fornisce anche una panoramica del principale tipo di hardware esplorato dalle aziende e dai ricercatori di computing quantistico:

• Superconduttivo.
• Ioni intrappolati.
• Atomo neutro.
• Fotonic.
• Topologico.

In conclusione, l’articolo osserva che, sebbene non siano ancora pronti, non vi è alcuna ragione per presumere che i computer quantistici non saranno in grado di violare i più alti livelli di crittografia attuale, e che blockchain/criptovalute non esisteranno.

Crittografia Post-Quantistica (PQC)

La crittografia post-quantistica è essenziale se vogliamo che l’intero sistema finanziario, così come i sistemi militari, rimangano al sicuro dai computer quantistici.

Questo tipo di crittografia dovrebbe inoltre poter funzionare su computer di progettazione e capacità normali.

“La crittografia post-quantistica è eseguita su computer classici ed è sicura contro gli attaccanti quantistici. Questo è in contrasto con tecnologie come QKD (distribuzione quantistica di chiavi), che richiedono agli utenti (onesti) di utilizzare sistemi quantistici.”

Due dei metodi principali sono basati su reticoli e basati su hash:

• Basata su reticoli: I metodi crittografici tradizionali come RSA ed ECC sono costruiti su strutture periodiche in gruppi che l’algoritmo di Shor può risolvere efficientemente trovando il loro “periodo”. Al contrario, la crittografia basata su reticoli non si basa su tali strutture.
• Basata su hash: Un metodo di crittografia molto sicuro, ma anche molto esigente in termini di potenza di calcolo.

“La variante di firma più veloce della crittografia basata su hash SLH-DSA produce firme circa 250 volte più grandi rispetto a ECDSA con un tempo di firma circa 1.000 volte più lento. Implementare questi schemi sulle blockchain sarà chiaramente molto impegnativo.”

Fonte: Coinbase

Il NIST svolge un ruolo fondamentale nel definire il contesto. Nel 2024, il National Institute of Standards and Technology (NIST) ha finalizzato tre diversi standard di crittografia post-quantistica (PQC) :

• FIPS 203 – ML-KEM – Un meccanismo di incapsulamento di chiavi (KEM) basato sulla crittografia a reticoli, destinato a essere il principale blocco costitutivo per l’instaurazione di chiavi sicure contro i quanti (ad es., in TLS o VPN).
• FIPS 204 – ML-DSA – Uno schema di firma digitale primario, anch’esso basato su reticoli, destinato a casi d’uso come la firma di software, certificati e autenticazione.
• FIPS 205 – SLH-DSA – Uno schema di firma basato su hash senza stato, deliberatamente costruito su assunzioni diverse come “backup” nel caso in cui ricerche future rivelino debolezze nei sistemi basati su reticoli.

Fonte: NIST

Crittografia Post-Quantistica e il Livello di Consenso

Questa sezione del rapporto si occupa di come la blockchain possa essere specificamente influenzata dalla crittografia a prova di quanti, con un focus sul livello di consenso.

“In generale, le principali preoccupazioni nella migrazione verso la sicurezza PQ sono la dimensione dei dati e il costo della computazione. Una sfida aggiuntiva è orchestrare il passaggio attivo delle chiavi crittografiche da parte degli utenti.”

Le principali vulnerabilità derivano dall’algoritmo di Shor, che un potente computer PQ potrebbe utilizzare per violare la crittografia a chiave pubblica classica.

Le blockchain che hanno abbandonato il Proof-of-Work ad alta intensità energetica e si affidano invece a soluzioni al problema del Byzantine Fault Tolerance (BFT) potrebbero essere più vulnerabili. Qui è l’algoritmo di Shor la principale minaccia, poiché la matematica alla base di questo metodo potrebbe essere risolta dai computer quantistici.

La situazione è ancora peggiore per le blockchain che si basano su firme aggregate e soglia per il consenso.

In questo sistema, utilizzato in particolare da Ethereum, i voti possono essere aggregati o sogliati per ridurre i costi associati all’invio, verifica e archiviazione delle firme dei validatori. Queste blockchain non hanno alcuna sostituzione plug-and-play facile per renderle sicure post-quantistico.

Tuttavia, il rapporto spiega che il consenso Nakamoto (NC) basato sul Proof-of-Work di Bitcoin è minacciato teoricamente solo da un altro metodo di decrittazione, l’attacco di Grover alle funzioni hash

“In pratica, tuttavia, l’accelerazione quadratica di Grover non si traduce in un reale aumento di velocità per le dimensioni dei puzzle a causa del tempo di operazione per qubit molto più lento in un computer quantistico rispetto a un ASIC altamente ottimizzato usato per il mining oggi. Pertanto, i meccanismi di consenso Nakamoto sono essenzialmente sicuri post-quantistico.”

Crittografia Post-Quantistica e il Livello di Esecuzione

Questa sezione del rapporto si occupa di come la blockchain possa essere specificamente influenzata dalla crittografia a prova di quanti, con un focus sul livello di esecuzione.

Le firme crittografiche allegate alle transazioni autenticano il mittente e autorizzano le modifiche di stato. Tutti gli schemi di firma compatta, come ECDSA e Schnorr, dovrebbero essere sostituiti con alternative PQ.

Un rischio è che i nuovi sistemi di crittografia post-quantistica siano molto meno collaudati rispetto a quelli tradizionali.

“Per quanto riguarda gli schemi basati su reticoli come ML-DSA o FN-DSA, potremmo in realtà degradare la sicurezza, poiché passeremo a uno schema di firma con molta meno esperienza e non è stato studiato con la stessa profondità di schemi come ECDSA ed EdDSA.”

• P1: La transizione non compromette la nostra attuale postura di sicurezza.
• P2: Il nuovo schema fornisce sicurezza post-quantistica, così com’è o consentendo un rapido passaggio alla sicurezza post-quantistica.
• P3: Il nuovo schema non aggiunge costi significativi al modo attuale di operare, almeno finché non è imminente una minaccia quantistica.
• P4: Il nuovo schema richiede modifiche minime (se presenti) alla blockchain e al modo attuale di operare, finché non è imminente una minaccia quantistica.

Il rapporto quindi esplora diverse strategie possibili e le confronta.

Strategia 1 genera chiavi private come output di hash. Questo metodo consente, quando la minaccia quantistica si avvicina, di firmare usando ECDSA o EdDSA, poiché una firma può essere costruita basandosi sulla conoscenza da parte del proprietario della preimmagine della chiave privata.

Strategia 2 passa a una firma ibrida/doppia 2-su-2. Questa strategia funziona aggiungendo uno schema di firma post-quantistica e richiedendo che ogni transazione includa sia una firma ECDSA/EdDSA sia una firma post-quantistica (ad es., ML-DSA).

Strategia 3 passa a una firma 1-su-2 (o più). Simile alla strategia 2, ma invece di richiedere entrambe le firme, basta fornire una firma usando lo schema a curva ellittica o quello post-quantistico.

Fonte: Coinbase

Tutti questi metodi richiederanno ai titolari di account di trasferire i loro saldi a nuovi account protetti da schemi di firma PQ, il che sarà di per sé un problema.

“Ci sono milioni di account UTXO posseduti, e con i tassi di transazione attuali di blockchain come Bitcoin ed Ethereum, potrebbe richiedere mesi solo per completare il volume enorme di transazioni di passaggio.”

In generale, Coinbase raccomanda di utilizzare la strategia “passare a 1-su-2”, poiché affronta la minaccia senza aggiungere costi finché non è necessario.

Piani Post-Quantistici per le Principali Blockchain

Bitcoin

L’approccio attuale di Bitcoin è garantire che tutte le chiavi pubbliche UTXO possano essere nascoste dietro una funzione hash. Ciò potrebbe essere mitigato con una modifica nella gestione delle chiavi pubbliche.

“La proposta BIP-360 introduce un nuovo tipo di output taproot chiamato Pay-to-Merkle-Root (P2MR) che elimina completamente questa chiave pubblica. Una volta abilitata questa proposta sulla rete principale di Bitcoin, la transizione di un output P2TR a un output P2MR rimuoverà questa vulnerabilità.”

Nel frattempo, alcuni core Bitcoin developers stanno esplorando firme basate su hash per Bitcoin. Almeno, il proof-of-work rende la rete di mining piuttosto sicura, il che è un punto di forza per Bitcoin dal punto di vista del rischio quantistico.

Tuttavia, al momento è per lo più preferito un approccio di attesa. Coinbase osserva che ciò non è privo di problemi, in particolare poiché potrebbe danneggiare le prospettive di Bitcoin man mano che le persone iniziano a preoccuparsi dei rischi legati ai quanti.

“Osserviamo che l’approccio di attesa ha un costo in quanto genera incertezza di mercato. Pertanto, attendere il piano di migrazione preciso può avere senso, ma dovrebbe essere accompagnato da una chiara dichiarazione di strategia e preparazione per consentire una migrazione rapida se necessario.”

Ethereum

Sebbene più vulnerabile a un computer quantistico, la comunità Ethereum ha anche pubblicato un piano dettagliato per mitigare i problemi correlati.

Il piano attuale è passare a firme basate su hash sia per il livello di consenso sia per quello di esecuzione. Se viene utilizzata una funzione hash crittografica standard, ciò non introduce nuove assunzioni di sicurezza per Ethereum.

Un dibattito è ancora in corso tra opzioni di firma senza stato e con stato, con firme stateful più brevi una scelta migliore per il livello di consenso e senza stato per il livello di esecuzione, così che i proprietari degli account siano protetti da errori nella gestione dello stato.

In generale, Coinbase ha immaginato un Ethereum post-quantistico in cui “i validatori attestano ogni blocco usando uno schema di firma basato su hash con stato, e tutte le attestazioni su un blocco specifico saranno aggregate in una singola prova usando un sistema di prova succinta basato su hash”.

Solana

Solana ha creato un nuovo tipo di vault, chiamato Solana Winternitz Vault, uno schema di firma basato su hash che ha una dimensione di firma gestibile (anche se le firme sono due ordini di grandezza più grandi rispetto alle firme ECDSA).

Una volta che i detentori di token Solana hanno spostato i loro asset a un nuovo indirizzo basato su Winternitz, gli asset non sono più esposti a un attaccante quantistico.

Di per sé, questo potrebbe rappresentare un grande vantaggio per Solana, poiché è molto più avanti rispetto a Bitcoin & Ethereum per quanto riguarda la prontezza quantistica.

Altri: Algorand, Sui, Aptos

Algorand è tra le prime piattaforme blockchain a implementare schemi di firma post-quantistici (PQ) in produzione sia nei meccanismi legati al consenso sia nel livello di esecuzione. Questo è ancora in parte un lavoro in corso, ma dimostra anche che la tecnologia blockchain può diventare rapidamente pronta per i quanti in alcuni casi.

Aptos utilizza un sistema in cui l’indirizzo dell’utente non è derivato dall’hash della chiave pubblica dell’utente. Pertanto, gli utenti che desiderano diventare sicuri post-quantistici devono solo firmare una transazione che aggiorna la loro chiave di autenticazione a una chiave pubblica post-quantistica. Non è necessario spostare gli asset a un nuovo account.

Nel frattempo, Sui ha delineato una serie di strategie per migrare a una catena sicura post-quantistica, ma non è ancora chiaro quale di queste strategie sarà implementata.

Sicurezza Post-Quantistica Oltre la Firma

Le firme delle transazioni e l’integrità della blockchain non sono gli unici argomenti in cui i computer quantistici potrebbero causare scompiglio violando la crittografia.

Un esempio sono le firme a soglia, utilizzate per proteggere le chiavi di firma in tutto l’ecosistema blockchain.

In tal caso, MLDSA, un analogo basato su reticoli dello schema di firma Schnorr, potrebbe essere usato. Uno schema di firma basato su hash, come una delle varianti di SLH-DSA, potrebbe anche essere impiegato per applicazioni che richiedono una maggiore garanzia di sicurezza.

Un altro è funzioni hash resistenti alle collisioni, utilizzate in alberi Merkle, alberi Patricia e sistemi di prova basati su hash. A priori, questo non è un argomento in cui i computer quantistici rappresentano una minaccia. Ma potenzialmente, qualche nuovo algoritmo quantistico potrebbe cambiarlo.

Il protocollo TLS pre-quantistico è a rischio di un attacco chiamato harvest-now-decrypt-later (HNDL). Fortunatamente, TLS post-quantistico è già ampiamente distribuito su Internet. Per esempio, a febbraio 2026, oltre il 60% del traffico Internet di Cloudflare utilizza la suite di cifratura ibrida post-quantistica X25519MLKEM768.

Nel frattempo, i sistemi di prova a conoscenza zero, usati nei sistemi di privacy, non dovrebbero essere influenzati. Altri sistemi di privacy con dati di transazione vulnerabili ai quanti, destinati a rimanere nascosti per sempre, potrebbero essere più a rischio di minacce harvest-now-decrypt-later.

Investire in Coinbase

Questo rapporto di Coinbase sui rischi quantistici e sulla preparazione dell’ecosistema delle criptovalute e della blockchain è importante e riflette il ruolo svolto dall’azienda come leader del settore e della sua innovazione. È una conseguenza diretta della dimensione e dell’importanza che l’azienda ha assunto negli ultimi anni.

Nel 2025, Coinbase aveva 8 milioni di account attivi ed era il più grande custode di Bitcoin al mondo, detenendo 2,4 milioni di BTC. Questo rappresenta non meno del 12% dell’intera fornitura di Bitcoin.

Oggi, oltre all’app principale di Coinbase e allo scambio di criptovalute, l’azienda offre una serie di servizi complementari:

• Coinbase One, un servizio di abbonamento premium che offre zero commissioni di trading, ricompense di staking potenziate e accordi con partner come calcolatore di tasse crypto, ricerca crypto, ecc.
• Coinbase Advanced, per trader professionisti di criptovalute.
• Coinbase Wallet, per l’auto-custodia di criptovalute al di fuori degli exchange, nonché NFT.
• Coinbase Earn, un servizio di staking dove i proprietari di criptovalute possono bloccare i loro crypto per guadagnare interessi dalla rete, con $230M guadagnati dai clienti di Coinbase nel 2023.
• Coinbase Card, una carta di debito Visa per effettuare acquisti usando criptovalute, con l’1% di rimborso in Bitcoin quando si paga in USD, e l’1,5% in USDC quando si paga in ETH. La carta è accettata ovunque siano accettate le carte di debito Visa.
• USD Coin, USDC, una stablecoin digitale con valore pari al dollaro statunitense, che sta cercando di creare un “dollaro digitale”.

Coinbase è un partner chiave per molti ETF Bitcoin per i quali detiene la custodia dei Bitcoin, rendendolo un attore importante nell’industria per questi prodotti, facilitando la proprietà di ETF per investitori individuali e istituzionali.

Recentemente, Coinbase ha lavorato attivamente alla “tokenizzazione” delle proprie azioni (e di altri titoli), attualmente quotate “normalmente” sul Nasdaq.

Da un inizio precoce e ambizioso, Coinbase è cresciuta fino a diventare una pietra angolare dell’industria Bitcoin e crypto, soprattutto nei mercati statunitensi.

Questo non è stato affatto un percorso senza intoppi: Coinbase ha dovuto affrontare attacchi di cybersicurezza, normative poco chiare e cause legali da parte della SEC, e vedere i suoi servizi clienti e protocolli di sicurezza rincorrere la crescita dell’azienda.

Volatilità e rischi sono una costante nello spazio crypto (e in tutti gli investimenti), e il computing quantistico potrebbe provocare qualche sconvolgimento.

Ma in ogni caso, l’attuale Coinbase, più maturo e dominante, è ben posizionato per capitalizzare sul crescente mainstream delle crypto grazie alle tendenze in crescita di Bitcoin ETF, stablecoin e tokenizzazione delle azioni.

Puoi anche leggere di più su Coinbase in il nostro rapporto di investimento dedicato all’azienda.)

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