Des chercheurs d'AmericanFortress ont proposé un système cryptographique conçu pour protéger les portefeuilles Bitcoin et autres portefeuilles blockchain contre les futures attaques informatiques quantiques, sans obliger les utilisateurs à modifier leurs adresses de portefeuille existantes.

AmericanFortress, une entreprise basée dans le Wyoming spécialisée dans la sécurité blockchain, la cryptographie post-quantique et l'infrastructure d'actifs numériques, a présenté son approche dans un article intitulé « ZKPoSP: Post-Quantum Zero-Knowledge Proofs for Hierarchical Deterministic Wallets ». Le système remplace les signatures numériques traditionnelles sur courbes elliptiques par des preuves à divulgation nulle tout en maintenant une compatibilité totale avec les normes de portefeuilles déterministes hiérarchiques qui sous-tendent la plupart des portefeuilles de cryptomonnaies modernes.

Les recherches portent sur ce que les experts appellent le « Q-Day » — le moment anticipé où un ordinateur quantique tolérant aux pannes sera capable d'exécuter l'algorithme de Shor pour dériver des clés privées à partir de clés publiques. Une telle percée compromettrait la cryptographie sur courbes elliptiques qui sécurise Bitcoin et de nombreuses autres blockchains. Bien que des ordinateurs quantiques cryptographiquement pertinents n'existent pas encore, le U.S. National Institute of Standards and Technology a finalisé ses premières normes de cryptographie post-quantique en août 2024, signalant que les gouvernements et l'industrie considèrent la menace comme suffisamment sérieuse pour entamer une préparation à grande échelle.

« Les récentes avancées en matériel quantique, notamment le processeur Willow de Google, ont considérablement réduit le délai avant l'arrivée d'ordinateurs quantiques cryptographiquement pertinents », ont écrit les chercheurs. « Dans le contexte de la blockchain, où les adresses et les normes de dérivation de clés telles que BIP32, BIP44 et SLIP-10 constituent l'infrastructure dominante pour la gestion des portefeuilles, un ordinateur quantique exécutant l'algorithme de Shor peut récupérer n'importe quelle clé privée sur courbes elliptiques à partir de la clé publique correspondante, menaçant ainsi tous les portefeuilles actuellement en production. »

Plutôt que de forcer les utilisateurs à migrer leurs fonds vers de nouvelles adresses résistantes aux quantiques, le système proposé remplace les signatures numériques par des preuves à divulgation nulle qui vérifient la propriété de la phrase de récupération d'un portefeuille. Comme la phrase de récupération elle-même reste secrète, les auteurs affirment que les propriétaires légitimes pourraient toujours prouver le contrôle de leurs portefeuilles même si des clés privées individuelles sont compromises par un adversaire quantique.

L'article présente deux composants clés : ZKPoSP (Zero-Knowledge Proof of Seed Provenance) et QBIP32, un schéma de dérivation de clés conçu pour prendre en charge plusieurs courbes elliptiques tout en restant compatible avec les portefeuilles déterministes hiérarchiques existants. Selon l'étude, l'équipe d'AmericanFortress a implémenté le système en Rust en utilisant la machine virtuelle à divulgation nulle RISC Zero. Les tests du prototype ont montré des temps de génération de preuve d'environ 12 à 13 secondes et des temps de vérification d'environ 9 à 10 millisecondes. L'article décrit également un mode de fonctionnement post-Q-Day qui réduit le temps de preuve pour certaines opérations.

La recherche n'a pas encore été adoptée par un réseau blockchain. Tout déploiement dans le monde réel nécessiterait une adoption coordonnée de la part des développeurs, des fournisseurs de portefeuilles, des plateformes d'échange, des mineurs et des utilisateurs finaux — un obstacle qui a historiquement rendu controversées même des modifications modestes du protocole Bitcoin, comme le débat de plusieurs années ayant précédé l'activation de SegWit en 2017.

Bitcoin est confronté à une vulnérabilité quantique particulièrement aiguë, car la dépense de coins expose leurs clés publiques sur la chaîne. Un ordinateur quantique suffisamment puissant pourrait exploiter ces clés publiques exposées pour dériver des clés privées et falsifier des signatures de transaction valides.

Cet article est le dernier d'une vague d'initiatives sectorielles visant à préparer les réseaux blockchain à un avenir post-quantique. Début ce mois-ci, Project Eleven a proposé un mécanisme de récupération post-quantique permettant aux utilisateurs de prouver la propriété d'un portefeuille Bitcoin via des phrases de récupération plutôt que par des signatures numériques après le Q-Day. En mars, BTQ Technologies a publié la première implémentation fonctionnelle de BIP-360 sur un testnet dédié « Bitcoin Quantum » afin d'évaluer des formats de transaction résistants aux quantiques.

En mai, la société d'analyse blockchain Glassnode a estimé qu'environ 6,04 millions de Bitcoin — soit environ 30 % de l'offre en circulation — ont déjà des clés publiquement exposées. Ce même mois, le U.S. Department of Commerce a annoncé plus de 2 milliards de dollars de financement pour des entreprises d'informatique quantique et des initiatives de fabrication.

La semaine dernière, d'importants acteurs du secteur, dont BlackRock, Coinbase, Strategy, Fidelity Digital Assets, Galaxy et d'autres, ont formé le Bitcoin Security Consortium, s'engageant à hauteur de 15 millions de dollars sur trois ans pour soutenir la recherche en matière de sécurité Bitcoin et la défense contre les attaques quantiques.