La última edición impresa de Bitcoin Magazine, The Quantum Issue, incluye un ensayo de Brandon Black que argumenta que la amenaza de una computadora cuántica criptográficamente relevante (CRQC) —una máquina capaz de recrear claves privadas a partir de claves públicas y firmar transacciones de Bitcoin que muevan monedas ajenas— sigue siendo miedo, incertidumbre y duda (FUD) y no un peligro realista. No existe evidencia, señala el ensayo, de que una máquina así se construya dentro de la próxima década, y se desconoce si alguna vez llegará a construirse.

Desde que existe Bitcoin, se han desplegado nuevas formas de FUD para predecir su desaparición. A pesar de esas predicciones recurrentes, Bitcoin se ha convertido en un activo de varios billones de dólares y ha comenzado a ocupar su lugar en el orden monetario global. En los últimos meses, el espectro de una CRQC ha regresado como una forma evolucionada de ese patrón familiar. "¿Es esta una amenaza realista para el crecimiento continuo de Bitcoin? En una palabra, no", escribe Black en la pieza, que se presenta como un adelanto de las ideas exploradas a lo largo de la edición completa.

Estado del arte

La evaluación de Black sobre el estado actual del campo es contundente. Hasta la fecha, escribe, ninguna máquina de computación cuántica ha calculado algo fuera del alcance de "un niño de 6 años precoces", una afirmación que describe como confirmada empíricamente.

Reconoce que las computadoras cuánticas son una tecnología notable, con capacidades dignas de la ciencia ficción. Los dispositivos aprovechan tecnologías fundamentales como pinzas ópticas, enfriamiento láser, qubits de flujo superconductores, trampas electromagnéticas y refrigeradores de dilución, entre otros. Dentro de estas máquinas, los qubits individuales son forzados a estados subatómicos específicos —diferentes para cada tecnología candidata—, entrelazados en superposiciones y manipulados representar cálculos, después de lo cual sus propiedades subatómicas se leen e interpretan.

La asombrosa verdad, señala el ensayo, es que estos dispositivos existen y pueden manipularse para producir cálculos significativos con un puñado de entradas. Sin embargo, la fría comprobación de la realidad es la escala: para una tecnología candidata de ejemplo, realizar un cálculo que un niño pequeño puede hacer requiere energía suficiente para aire acondicionar una escuela secundaria de Texas, muchas horas de preparación y horas adicionales de posprocesamiento.

¿Dentro el dinero, fuera las máquinas?

El ensayo ataca directamente el argumento de que la fuerte inversión en computación cuántica señala avances inminentes. ¿Correlaciona el dinero que fluye hacia un campo con el ritmo del progreso tecnológico real en ese campo? No realmente, escribe Black. De hecho, argumenta, hasta que se haya desarrollado la tecnología subyacente correcta y se haya confirmado el ajuste producto-mercado, el dinero que fluye hacia un área puede tener una correlación negativa con la probabilidad de que se desarrolle tecnología aplicable.

Ilustra el punto comparando el programa del Space Shuttle de la NASA con el Falcon 9 de SpaceX. SpaceX tomó ciencia (mayormente) conocida y la llevó a la práctica para satisfacer una necesidad de mercado demostrable de acceso al espacio confiable y de menor costo, con un costo de programa de menos de 5.000 millones de dólares hasta la primera misión tripulada. El Space Shuttle costó alrededor de 50.000 millones de dólares para llegar a su primera misión tripulada. El Falcon 9 no solo costó un orden de magnitud menos en desarrollo, sino que además mantiene un historial perfecto de seguridad de la tripulación hasta la fecha. Si bien muchos factores explican la diferencia, la lección según el ensayo es que ninguna cantidad de dinero hace práctica una tecnología que no está lista.

Traducido a la computación cuántica: con toneladas de dinero lanzadas al problema, son posibles demostraciones tecnológicas a un costo masivo. Pero eso no dice nada sobre si más dinero entregará el santo grial de qubits estables y de bajo error —el equivalente de confiabilidad del Falcon 9. Así como ninguna cantidad de desarrollo continuo del programa del Space Shuttle habría producido jamás el bajo costo y la alta confiabilidad del Falcon 9, escribe Black, es completamente probable que ninguna cantidad de desarrollo continuo, a cualquier costo, haga que alguna de las tecnologías actuales de computación cuántica sea lo suficientemente confiable como para romper un solo par de claves.

Leyendo los avances recientes

El ensayo plantea dos advertencias importantes sobre los avances publicados recientemente en el campo.

Primero, muchos de estos avances han sido avances solo en matemáticas puras. Black cita el reciente artículo de Google, cuyo resultado se consideró tan significativo que el equipo optó por censurar el circuito cuántico teórico en lugar de arriesgarse a que se usara para romper sistemas criptográficos importantes. Eso puede parecer un progreso masivo hacia las futuras CRQC, pero de hecho no cambió nada: a menos (o hasta que) el hardware cuántico tenga su momento Falcon 9, no hay ningún dispositivo que se acerque siquiera a la estabilidad y escala necesarias para ejecutar el circuito censurado. Ocultar un circuito diseñado para un dispositivo que quizás nunca exista, argumenta, es puro teatro.

Segundo, en el lado del hardware, se publican muchos resultados nuevos y fragmentos de progreso en un año determinado —pero ¿cuántos se refieren a la misma tecnología candidata de computación cuántica? ¿Cuántos representan simplemente volver a empezar después de que un resultado anterior terminara en un callejón sin salida? Estos avances no representan una trayectoria lineal hacia el éxito eventual, sostiene el ensayo. Representan la búsqueda en amplitud de un espacio de posibilidades infinito, dentro del cual los investigadores cuánticos esperan encontrar un camino por el que puedan avanzar incluso una distancia modesta sin llegar a otro callejón sin salida.

Al mirar la realidad del futuro de la computación cuántica, Black lo describe como difuso en el mejor de los casos. Hay desarrollos tecnológicos prometedores —especialmente, a su juicio, en el área de dispositivos de átomos neutros—, pero es demasiado pronto para saber si existe un camino abierto hacia una eventual CRQC por alguna de las ramas actualmente conocidas, o si nos esperan más reinicios. Si, en algún momento, vemos muchas iteraciones de la misma tecnología candidata implementando dispositivos progresivamente más capaces y calculando resultados significativos que un niño precoces tampoco podría calcular, escribe, se puede retomar esta discusión con evidencia diferente.

En teoría

El ensayo describe dos explicaciones posibles para la repetida falla de la investigación cuántica en desarrollar una CRQC a lo largo de muchas décadas. La primera es que simplemente es un problema difícil y que la aplicación continua de ciencia e ingeniería prevalecerá algún día —como lo ha hecho el ingenio de la especie humana en el desarrollo de Internet, el teléfono inteligente, las redes sociales y Bitcoin (dejando al lector decidir cuáles de estos son desarrollos positivos). La segunda es que desarrollar una CRQC puede ser imposible, o permanecerá para siempre fuera de nuestro alcance.

Black invita a considerar qué significaría que exista una CRQC: la máquina tendría que representar dentro de su superposición un campo de posibilidades del mismo tamaño que la complejidad del problema criptográfico por resolver. Es decir, para romper la seguridad de 128 bits del logaritmo discreto de curva elíptica en la curva secp256k1 de Bitcoin, la superposición cuántica tendría que representar todos los valores posibles de un número de 128 bits. En la computación clásica, representar todos esos valores requeriría más almacenamiento informático —por muchos órdenes de magnitud— del que los humanos han producido jamás.

El ensayo argumenta además que si existe incluso la más mínima granularidad en la superposición cuántica —es decir, si la superposición no es perfectamente continua a través de todos los valores posibles—, entonces una computadora cuántica nunca podrá volverse criptográficamente relevante. Asimismo, si la energía requerida para mantener una superposición escala con la complejidad del campo representado, entonces una computadora cuántica nunca podrá ser criptográficamente relevante. La comprensión contemporánea de la física cuántica, señala Black, no descarta ninguna de estas posibilidades.

Conclusión: Bitcoin no puede descansar

A pesar de todo lo anterior, el ensayo concl que el desarrollo de Bitcoin hacia nuevos algoritmos criptográficos debe continuar. Si bien un ataque cuántico a la criptografía de Bitcoin no es inminente de ninguna manera, es totalmente posible que otra falla se descubra por otros medios. Ciertas curvas elípticas han mostrado debilidades, y secp256k1 podría ser la siguiente.

El criterio establecido en el artículo para retomar la cuestión cuántica es, por lo tanto, el progreso concreto y no la financiación o los anuncios aislados: serían necesarias iteraciones repetidas de la misma tecnología candidata que produzcan dispositivos cada vez más capaces y cálculos significativos más allá de lo que un niño precoces puede realizar. En paralelo, el trabajo de Bitcoin en algoritmos criptográficos alternativos sigue siendo relevante independientemente de si alguna vez se desarrolla una CRQC.

Bitcoin ha sobrevivido tanto como ha porque los ataques al sistema lo han fortalecido, argumenta el ensayo, y eso seguirá siendo cierto mientras el ataque de FUD cuántico se desarrolle. El desarrollo de P2MR o P2TRv2, de SHRINCS, SPHINCS, IBC, ML-DSA y más esquemas de firmas poscuánticas eventualmente llevará a mejoras en la resiliencia de Bitcoin frente a futuros ataques —incluso si nunca se desarrolla una CRQC real.

La pieza se presenta en la última edición impresa de Bitcoin Magazine, The Quantum Issue, y se comparte como un adelanto de las ideas exploradas a lo largo de la edición completa. La publicación apareció por primera vez en Bitcoin Magazine y está escrita por Brandon Black.