Pamięć kwantowa może zadecydować o przyszłości Bitcoina

Stefano Gogioso, wykładowca obliczeń kwantowych na Uniwersytecie Oksfordzkim i współzałożyciel firmy zajmującej się bezpieczeństwem kwantowym, opublikował argument dotyczący wpływu pamięci kwantowej na kryptografię. Napisał, że kluczowe znaczenie może mieć jedno urządzenie — stabilna, przenośna pamięć przechowująca miliardy oddzielnych stanów kwantowych przez tygodnie lub miesiące.

Gogioso opisał właściwości, jakich wymagałoby użyteczne rozwiązanie: trwałość mierzona w miesiącach, przenośność najpierw w kontenerze, a docelowo możliwość noszenia w kieszeni, oraz pojemność na miliardy oddzielnych stanów. Wykluczył przy tym potrzebę quantum RAM z losowym dostępem lub edycji w miejscu; stany miałyby być pobierane kolejno i używane jednorazowo.

Autor wskazał związek między pamięcią kwantową a odpornością na błędy w komputerach kwantowych. Utrzymanie delikatnych stanów przez długi czas przy dużej skali jest elementem korekty błędów, a zatem prace nad odpornością na błędy prowadzą też do rozwoju zasobów pamięciowych. Gogioso podkreślił, że sprzęt zdolny do wykonywania obliczeń odpornych na błędy tworzy równocześnie infrastrukturę, którą można wykorzystać do innych zastosowań, w tym quantum money.

W marcu zespół zajmujący się analizą ataku na podpisy kryptograficzne oszacował, że do złamania podpisów Bitcoina mogłoby być potrzebne mniej niż 500 000 fizycznych kubitów. Takie urządzenie musiałoby jednak działać jako maszyna odporna na błędy. Gogioso zaznaczył, że inwestycje w sprzęt odporny na błędy finansują obie możliwości — zarówno atak na obecne systemy podpisów, jak i stworzenie quantum money.

Różne platformy technologiczne stawiają odmienne wymagania. Systemy oparte na kubitach nadprzewodnikowych pracują w temperaturach kriogenicznych i zachowują stany dobrze tylko w chłodzonych warunkach. Systemy atomowe przechowują informacje w cechach naturalnie izolowanych przez otoczenie, co może ułatwiać dłuższe przechowywanie. Gogioso ocenił, że główny problem ma naturę inżynieryjną, a nie wynika z nowych zasad fizyki kwantowej.

W publikacji obniżył też wymagania praktyczne: zamiast pamięci działającej przez dekady wystarczyłby jednorazowy, fabrycznie zapieczętowany kartridż, z którego stany byłyby zużywane pojedynczo. Taki nośnik mógłby posłużyć zarówno do przeprowadzenia ataku na obecne podpisy, jak i do emisji quantum money.

Model bezpieczeństwa dla quantum money różni się od klasycznego. Splątane pary nie zawierają informacji podczas przechowywania, losowość klucza ujawnia się przy pomiarze, a każdy egzemplarz można zweryfikować ograniczoną liczbę razy. Gogioso opisał mechanizm, w którym zasoby „spalają się” podczas weryfikacji i zasugerował użycie wskaźnika pozostałego „paliwa”. W jego słowach: „najgorsze, co może zrobić nieuczciwy dostawca, to sprzedać zbiornik bezużytecznego gazu”.

Kwestie operacyjne i prawne pozostają nierozstrzygnięte. Pojawia się pytanie, kto miałby wypełniać takie pamięci — to oznaczałoby rolę podmiotu emitującego w systemie, który ma działać bez powiernika. Instrumenty na okaziciela bez rejestru nie pozwalają na odzyskanie wartości w przypadku zgubienia lub kradzieży.

Termin pojawienia się przenośnej pamięci kwantowej nie jest określony. Niektóre instytucje prognozują wpływ komputerów kwantowych na systemy finansowe w ciągu najbliższych lat, a standardy kryptograficzne planują migrację od podpisów krzywych eliptycznych w nadchodzącej dekadzie. Daniela Herrmann z firmy Dynex oceniła: „Pieniądz kwantowy to wizja na przyszłość. Obecnie prawdziwy pieniądz kwantowy jeszcze nie istnieje.”

Branża inwestuje w technologie odporności na błędy i pamięć kwantową, ale nadal nie określono modelu operacyjnego ani zasad emisji takich rozwiązań. Prace nad urządzeniami trwają, a decyzje dotyczące wypełniania pamięci i reguł ich użycia pozostają otwarte.