CEO Quantus: Криптоіндустрія ризикує не встигнути підготуватися до Q-Day

Квантові комп'ютери ще не здатні зламувати блокчейни у великих масштабах, але у криптоіндустрії може бути менше часу на підготовку, ніж багато хто припускає. Генеральний директор Quantus Крістофер Сміт пояснює, чому цифрові підписи стануть першою ціллю, чому Bitcoin стикається з важчим переходом до постквантової безпеки, ніж інші блокчейни, і як ШІ може прискорити загрозу. В інтерв'ю для Traders Union він також пояснює, чому він вважає, що хтось уже може володіти достатньо потужним квантовим комп'ютером, і що може статися, якщо криптоіндустрія не встигне завершити перехід вчасно.

Q-Day може бути ближче, ніж очікувалося

– IBM зробила квантові обчислення доступними для ширшої аудиторії ще у 2016 році. Чому квантова безпека стала такою актуальною темою саме зараз? Хто найбільше ризикує через прогрес у квантових обчисленнях? 

– Квантові технології існують десятиліттями. Атомні годинники та лазери з'явилися ще до 1970-х років. Теоретичні основи квантових обчислень були закладені у 1980-х, а алгоритм Шора (той самий, про який усі хвилюються) був відкритий у 1994 році. 

Усі раптом заговорили про це через 30 років, тому що знадобилося стільки часу, щоб розвинути квантові обчислення до рівня, коли вони реально зможуть виконувати алгоритм Шора. Люди стурбовані алгоритмом Шора, тому що він може ефективно вирішувати певні математичні задачі, які вважалися складними. Ці задачі лежать в основі сучасної криптографії, яка захищає багато типів інформації: від військових таємниць і фінансових онлайн-транзакцій до більшості блокчейнів.

Щойно квантові комп'ютери зможуть виконувати алгоритм Шора, усім цим системам доведеться оновити свою криптографію. Багато технологічних компаній уже почали міграцію на постквантову криптографію. На жаль, блокчейни — це системи, які найважче оновити. У криптоіндустрії під загрозою перебуває понад 2 ТРИЛЬЙОНИ доларів, які потрібно перевести на постквантові рішення, а їх зараз доступно небагато.

– Наскільки ми близькі до появи квантового комп'ютера, здатного зламати криптографію сучасних блокчейнів? У який момент ми зможемо сказати, що загроза стала практичною, а не теоретичною? 

– На це питання важко відповісти з кількох причин. По-перше, технологічний розвиток не є лінійним. Він відбувається стрибками. Це непередбачувано.

По-друге, ШІ прискорює все, особливо квантові технології. Найкращий спосіб переконатися в цьому — вивчити https://ecdsa.fail. Кілька місяців тому Google розробив набагато ефективнішу версію алгоритму Шора, але уряд США наклав на них заборону на розголошення, оскільки був стурбований тим, що супротивники, такі як Китай, можуть скористатися цим. Зрештою Google опублікував статтю, але не розкриваючи деталей алгоритму.

Через кілька тижнів криптокоманда під назвою EigenLabs сказала: «Давайте подивимося, що в коробці», і створила відкриту платформу, де будь-хто міг використовувати ШІ для вдосконалення найкращого загальновідомого алгоритму. Спільноті розробників відкритого ПЗ знадобилося лише три дні, щоб зрівнятися з результатами Google, а протягом наступного місяця вони майже подвоїли продуктивність алгоритму. Невдовзі після цього президент Дональд Трамп видав указ, що суттєво скорочує терміни міграції державних установ США на постквантову криптографію. Це свідчить про те, що уряд США значно недооцінив вплив ШІ на квантові обчислення.

Третя причина, чому важко передбачити Q-Day, — це національна безпека. Ми маємо припустити, що лабораторії квантового обладнання також підпадають під дію наказів про нерозголошення і використовують ШІ для прискорення свого прогресу. Оскільки міграція блокчейнів триватиме роками, ми повинні поставитися до цієї загрози серйозно вже зараз.

– Генеральний директор Blockstream Адам Бек стверджував, що квантові комп'ютери навряд чи становитимуть практичну загрозу для Bitcoin ще 20–40 років, тоді як інші експерти вважають, що перехід має розпочатися вже зараз. Чому думки так сильно розходяться, і яка позиція здається вам більш переконливою?

– Ну, кожен завжди відстоює власні інтереси, а у Bitcoin найскладніший шлях міграції серед усіх блокчейнів через його (ймовірно) померлого засновника та «децентралізоване» прийняття рішень. Квантові скептики мали б рацію протягом останніх 20 років, тому це логічна позиція за замовчуванням. Однак сьогодні майже ніхто не погоджується з термінами Адама Бека. Скотт Ааронсон, Елі бен-Сассон, Віталік Бутерін, розвідки країн «П'яти очей», міжнародні банки, Google — усі вони мають набагато коротші терміни. Моя особиста позиція полягає в тому, що хтось уже має квантовий комп'ютер і хвилюється, що хтось інший отримає його і використає проти них.

Bitcoin стикається з найскладнішою міграцією

– Які елементи блокчейну, ймовірно, стануть вразливими до квантових атак першими: цифрові підписи, гаманці, механізми консенсусу чи майнінг? 

– Вразливим компонентом є цифрові підписи. Це стосується як авторизації транзакцій, так і валідації блоків у системах proof-of-stake. Це також стосується ZK-SNARKS, які використовуються в приватних мережах та ролапах, але не ZK-STARKS, які є версією тієї ж технології на основі хешів. Майнінг базується на хешах, які набагато менш вразливі до квантових атак. Емпіричне правило таке: «хеші — це добре, еліптичні криві — погано».

– Чому оновити існуючий блокчейн для постквантової безпеки складніше, ніж побудувати нову квантово-стійку мережу з нуля?

– Старі блокчейни важко оновити, тому що в них відсутні системи управління on-chain. Новіші мережі зазвичай мають механізми для проведення оновлення, що значно полегшує перехід, але справжня проблема полягає в міграції. Signal, iMessage та CloudFlare вже перейшли на постквантові стандарти, і ніхто цього не помітив, тому що інженери просто зробили свою роботу, а оскільки це централізовані системи, користувачам не довелося нічого робити. 

У випадку з блокчейнами користувачі самі керують своїми ключами, тому вони повинні вжити заходів, щоб стати квантово-захищеними, а багато людей не мають легкого доступу або взагалі не мають доступу до своїх ключів, що створює додаткові труднощі. Ми кажемо так: у доквантових блокчейнів є проблема міграції. У нових мереж є проблема впровадження.

– BlackRock, Coinbase, Strategy та кілька інших компаній виділили 15 мільйонів доларів на підвищення безпеки Bitcoin, включаючи підготовку до квантових загроз. Чи є це значущою інвестицією і чи достатньо цього, щоб змінити ситуацію? 

– На жаль, вузьким місцем є не гроші і не технічна частина. Захисні алгоритми «постквантової криптографії» вже існують і мають хороші реалізації. ШІ дозволяє легко оновлювати та проводити аудит коду. Проблема в іншому. Це міграція зі старих ключів на нові. Для Bitcoin це може зайняти 1–2 роки. Тим часом Bitcoin має лише 7 транзакцій на секунду (TPS), але ключі та підписи для постквантової криптографії набагато більші, тому TPS Bitcoin впаде значно нижче 1. Очевидно, що інституції хочуть, щоб Bitcoin вижив, але, на жаль, криптоіндустрія поставила все на еліптичні криві.

Що насправді означає квантова стійкість

– Багато блокчейн-проєктів називають себе квантово-стійкими. Яким технічним критеріям має відповідати мережа, щоб ця заява вважалася достовірною, а не маркетинговим ходом? 

– У ній не повинно бути підписів на еліптичних кривих ніде, але особливо в консенсусі або авторизації транзакцій. Наявність постквантової опції для користувачів, як у Algorand та NEAR, — це чудовий початок, але очікувати, що ваші користувачі будуть проявляти ініціативу в такій специфічній темі, як криптографія, дещо оптимістично. 

– Одним із продуктів Quantus є криптовалютний гаманець. Яку конкретну проблему він вирішує краще за існуючі гаманці, і чому пересічному криптокористувачу варто замислитися про квантову безпеку вже сьогодні?

– Багато криптогаманців перебувають під тиском необхідності витягти якомога більше вигоди зі своїх користувачів, що призводить до таких речей, як пропозиція торгівлі з кредитним плечем (азартні ігри) на мемкоїнах. Це не тільки веде до краху фінансово менш досвідчених користувачів, але й нівелює початкову місію криптоіндустрії — створення «кращих грошей». Quantus вважає, що вам не потрібно бути експертом з кібербезпеки, щоб захистити свою криптовалюту, і ми створили дуже швидкий, безпечний, простий у використанні криптогаманець, який зосереджений на грошах, а не на азартних іграх.

– У червні президент Дональд Трамп підписав укази, спрямовані на розвиток квантових технологій і посилення захисту США від криптографічних атак. Чи повинен перехід на постквантову криптографію координуватися урядами, чи його мають очолити технологічні компанії та спільнота відкритого ПЗ? 

– І приватний, і державний сектори залежать від криптографії. Уряди, компанії та спільнота відкритого ПЗ — усі мають внести свій вклад. Уряди, природно, досить активно залучені до розробки криптографії через її важливість для оборони, що в минулому призводило до низки проблем, коли криптографія навмисно і таємно послаблювалася спецслужбами. 

Одним із великих подарунків блокчейну як індустрії стало приватне фінансування та розробка криптографії для комерційного використання — те, чого раніше насправді не існувало. NIST провів восьмирічний міжнародний турнір з розробки постквантової криптографії, що є досить хорошим процесом для зниження ризику зловмисного втручання в розробку цих алгоритмів. Усього взяли участь 278 криптографів із 25 країн на шести континентах, що зробило вкрай важким вплив будь-якої однієї сторони на результат.

Так само комерціалізація цих алгоритмів є окремим викликом. Вона вимагає практичних рішень щодо впровадження, які уряди можуть бути не в змозі прийняти найкращим чином. Ось чому уряди, технологічні компанії та спільнота відкритого ПЗ відіграють важливу роль. 

Міграція не може чекати

– Які системи мають перейти на постквантову криптографію першими, і наскільки терміновим є цей перехід для блокчейнів, банків, платіжних мереж, апаратних гаманців та комунікаційних платформ?

– Я не думаю, що до цього слід підходити як до послідовного процесу. Кожна галузь повинна почати міграцію зараз, якщо вона ще цього не зробила. Постачальники гаманців, наприклад, не можуть повністю активувати нові схеми підпису, доки їх не підтримають базові блокчейни, що додає ще один рівень складності. Тим часом стратегія «збирай зараз, дешифруй пізніше» становить більший ризик для банків та урядів, оскільки більшість блокчейнів є прозорими за своєю природою.

Терміновість зростає, тому що ми швидко наближаємося до точки, коли час, необхідний для завершення міграції, може перевищити час, що залишився до Q-Day. Щойно це станеться, значна частина капіталу може взагалі покинути криптоіндустрію, тоді як частина його може перетекти в постквантові блокчейни, такі як Quantus.