¿Es el ordenador cuántico de Google una amenaza para Bitcoin?

Recientemente, Google anunció el desarrollo de un chip procesador superconductor de 105 qubits llamado Willow.

E inmediatamente, Bitcoin (y todas las criptomonedas) se desplomaron. Bitcoin cayó de aproximadamente 104.000 a 92.000 dólares con la noticia.

Fuente: Macro Ops

Bitcoin es una red criptográficamente segura. Todo el mundo teme que este nuevo ordenador cuántico descifre la criptografía de Bitcoin.

Echemos un vistazo y averigüémoslo.

No se preocupe, mantendremos esto al nivel de los profanos tanto como sea posible.

El anuncio de Google es bastante importante porque, según Google, lo que hace que el chip Willow de nueva generación sea tan interesante es que:

Es la primera vez que los científicos han sido capaces de superar un reto clave en la corrección cuántica de errores tras casi 30 años de investigación cuántica.
En menos de cinco minutos realizaron un cálculo de referencia estándar que a uno de los superordenadores más rápidos de la actualidad le llevaría 10 septillones (es decir, 10^25) de años, una cifra que supera con creces la edad del Universo.

Recuerde estos dos puntos a medida que avanzamos.

Pero antes de adentrarnos demasiado en este camino de la computación cuántica, asegurémonos de que entendemos de qué estamos hablando.

No quiero ponerme demasiado friki, pero es un tema importante, así que vamos a abordar una visión general de alto nivel de la computación cuántica. Voy a hacerlo lo más comprensible e informativo que pueda.

Los ordenadores normales utilizan bits, que son como lanzar monedas al aire: sólo pueden salir cara o cruz... son binarios.

En lugar de bits (cara o cruz), los ordenadores cuánticos utilizan qubits (bits cuánticos).

Los qubits son como monedas mágicas que pueden girar en el aire, siendo una especie de cara y cruz simultáneamente. Esta capacidad especial significa que pueden resolver ciertos problemas complejos mucho más rápido que los ordenadores normales, algo así como poder comprobar todas las respuestas posibles a la vez en lugar de una en una. Sin embargo, siguen siendo muy difíciles de construir, manejar y mantener.

Los ordenadores cuánticos pueden procesar enormes cantidades de datos de un modo que los ordenadores normales no pueden. Esto los hace potencialmente excelentes para resolver ciertos tipos de problemas complejos, como descifrar códigos de encriptación, simular reacciones químicas para el desarrollo de fármacos u optimizar complicadas redes logísticas.

De Google sobre la publicación de esta información:

Fuente: Macro Ops, Google

La tasa de crecimiento exponencial doble me hizo detenerme en seco y tuve que escribirlo para entenderlo.

Todos hemos oído hablar de la Ley de Moore y de cómo mejoran los ordenadores clásicos: el número de transistores de un microchip (que se relaciona con la potencia de los ordenadores) se duplica aproximadamente cada dos años, o al menos solía hacerlo antes de que empezaran a toparse con limitaciones físicas.

Se trata de un crecimiento exponencial estándar.

Empezamos con 2 transistores:

Año 0: 2 transistores
Año 2: 4 transistores
Año 4: 8 transistores
Año 6: 16 transistores
Año 8: 32 transistores

Pero los ordenadores cuánticos muestran un crecimiento exponencial doble.

Empezando con el mismo número de transistores:

Año 0: 2 transistores
Año 2: 16 transistores
Año 4: 65.536 transistores
Año 6: unos 4.000 millones de transistores
Año 8: 18.446.744.073.709.551.616 transistores (una cifra tan grande que es difícil de escribir)

Para ponerlo en perspectiva, la Ley de Moore en el año 8 nos llevaría a sólo 32 transistores. El crecimiento exponencial doble nos lleva a más de 18 quintillones de transistores en sólo 8 años.

A escala, este número es aproximadamente 1.000 veces mayor que el número de granos de arena de todas las playas de la Tierra juntas.

Esto significa que, mientras que los ordenadores clásicos que siguen la Ley de Moore han hecho progresos impresionantes (duplicándose cada dos años), los ordenadores cuánticos avanzan a un ritmo que hace que incluso la Ley de Moore parezca lenta. Sin embargo, es importante tener en cuenta que estas mejoras cuánticas son específicas de ciertos tipos de cálculos en los que los ordenadores cuánticos destacan: no necesariamente superarán a los ordenadores clásicos en todas las tareas.

Además, mientras que la Ley de Moore ha demostrado ser notablemente consistente a lo largo de muchas décadas, el crecimiento exponencial doble de la informática cuántica se encuentra todavía en sus primeras fases. Habrá que ver si este espectacular ritmo de crecimiento puede mantenerse a medida que la tecnología madure.

Son muchos transistores. Pero, ¿cuántos necesitamos para la computación cuántica?

Para controlar y leer un solo qubit se necesitan varios miles de transistores. Esto se debe a que cada qubit necesita múltiples sistemas de control:

Electrónica para inicializar el qubit
Sistemas para leer su estado
Circuitos de corrección de errores
Sistemas de control para manipular el qubit
Sistemas de control de temperatura (ya que los qubits deben mantenerse extremadamente fríos)

Actualmente, se necesitan entre 1.000 y 10.000 transistores para controlar un único qubit físico. El número exacto varía en función del tipo de qubit utilizado (no vamos a hablar de ello aquí) y del diseño específico del ordenador cuántico (no vamos a hablar de ello aquí).

Ahora que entendemos por qué la noticia de Google fue tan emocionante, podemos entender por qué el mercado de criptomonedas se asustó el lunes tras esta noticia.

Veamos si estos temores están justificados.

Bien, ¿cuántos cubits se necesitan para romper Bitcoin?

La seguridad de Bitcoin depende del componente criptográfico específico que se ataque.

La historia favorita de todos sobre cómo la computación cuántica hace que Bitcoin no valga nada es que toda la Blockchain (el libro de contabilidad público de todas las transacciones pasadas) es «hackeada», y el ordenador cuántico reescribe (¿retroactivamente?) toda la Blockchain de Bitcoin y mueve todo el Bitcoin a su propia cartera.

Esto haría que Bitcoin no valiera nada porque sólo el hacker con el ordenador cuántico tendría algún Bitcoin. ¿Quién y por qué alguien haría esto? Tal vez una nación-estado atacando un país con mucho Bitcoin o alguien que realmente odia a Michael Saylor.

Un escenario más plausible en el que se viera implicado un hacker cuántico sería aquel en el que interceptara transacciones y huyera con Bitcoin.

Sin embargo, tales escenarios siguen siendo imposibles porque estas transacciones ya han sido procesadas, movidas y, a menudo, convertidas en otras monedas. La cadena de bloques de Bitcoin sirve como libro de contabilidad histórico, registrando todas las transacciones desde la creación de Bitcoin. Intentar alterar transacciones pasadas sería como viajar en el tiempo a cada momento específico de la historia de Bitcoin.

Ahora que hemos aterrizado en la realidad, exploremos cómo un ordenador cuántico podría potencialmente hackear Bitcoin.

Si un hacker conoce la clave pública asociada a una transacción, teóricamente podría secuestrarla descubriendo la clave privada correspondiente.

Un ordenador cuántico podría aprovechar sus capacidades para resolver esta clave privada utilizando la clave pública conocida, lo que permitiría al hacker robar el Bitcoin. Imagínatelo como si un hacker supiera tu nombre de usuario y pudiera deducir tu contraseña.

Sin embargo, no se trata de una tarea eterna. La blockchain de Bitcoin se actualiza continuamente con nuevos bloques cada 10 minutos. Por lo tanto, el hacker debe resolver el problema criptográfico de la clave privada antes de que se añada el siguiente bloque.

Esto significa que tienen menos de 10 minutos para descifrar la clave si la transacción se produce al comienzo de un nuevo bloque. Por eso es necesario un ordenador increíblemente rápido y potente, un ordenador cuántico.

Este escenario ilustra cómo un ordenador cuántico podría piratear Bitcoin. Si se conoce la clave pública, los investigadores del Centre for Cryptocurrency Research and Engineering del Imperial College de Londres estiman que se necesitarían aproximadamente 1.500 qubits lógicos para romper el cifrado de la clave privada de Bitcoin utilizando el algoritmo de Shor (no te preocupes por lo que es eso).

¿Sientes curiosidad por los qubits lógicos?

Sígueme la corriente: hay dos tipos de qubits: los qubits físicos y los qubits lógicos.

Volviendo a nuestra analogía de la moneda, un qubit físico es como una moneda que gira y representa el componente de hardware real de un ordenador cuántico.

Al igual que las monedas reales pueden caerse o sufrir alteraciones, los qubits físicos son susceptibles de cometer errores. Son extremadamente delicados y pueden verse afectados por pequeños cambios de temperatura, vibraciones u otras formas de interferencia.

En cambio, un qubit lógico funciona como un equipo de qubits físicos que trabajan juntos para formar una unidad altamente fiable. Imagíneselo como varias personas contando votos para garantizar la precisión: si una persona se equivoca, las demás pueden corregirlo.

En la actualidad, crear un qubit lógico fiable suele requerir cientos o incluso miles de qubits físicos.

Este es un reto importante en la computación cuántica: necesitamos numerosos qubits físicos para producir un número menor de qubits lógicos fiables capaces de realizar cálculos precisos.

Con la tecnología de computación cuántica actual, suelen necesitarse entre 1.000 y 10.000 qubits físicos para construir un qubit lógico fiable, dependiendo del método de corrección de errores utilizado.

Por tanto, para alcanzar los 1.500 qubits lógicos necesarios para resolver el problema de la clave privada, necesitaríamos:

En el extremo inferior (1.000 qubits físicos por qubit lógico): 1.500 × 1.000 = 1,5 millones de qubits físicos
En el extremo superior (10.000 qubits físicos por qubit lógico): 1.500 × 10.000 = 15 millones de qubits físicos

Para ponerlo en perspectiva, los ordenadores cuánticos más avanzados de la actualidad tienen entre 100 y 1.000 qubits físicos y aún no son capaces de crear qubits lógicos totalmente corregidos de errores.

Esto dista mucho de los 1,5 a 15 millones de qubits físicos necesarios para comprometer un monedero Bitcoin si se conociera la clave privada.

Esto pone de manifiesto el inmenso reto que supone escalar a un gran número de qubits lógicos. Ni siquiera voy a ahondar en las complejidades de hacer funcionar un ordenador cuántico con qubits físicos, por no hablar de conseguir qubits lógicos.

Para los entusiastas como yo, esta es la razón por la que los avances de Google para aumentar el número de qubits reduciendo al mismo tiempo los errores son tan emocionantes.

Dada la complejidad de este tema, a menudo atrae a temerosos y teóricos de la conspiración que prosperan en su complejidad.

Bitcoin es la red más segura del mundo. Los ordenadores cuánticos lo tendrán muy difícil para descifrarla. Pero... dada la curva de crecimiento exponencial doble, parece inevitable que en un periodo de tiempo lo suficientemente largo, los ordenadores cuánticos acaben siendo capaces de atacar de esta manera.

Esta es la razón por la que ya existen muchas propuestas para una actualización de Bitcoin resistente a la cuántica. El núcleo de Bitcoin (el software) se actualiza regularmente, con actualizaciones importantes cada 6 o 7 meses.

A medida que las capacidades cuánticas continúen mejorando, las actualizaciones resistentes a la cuántica se implementarán eventualmente. Fue diseñado, como cualquier software, para ser trabajado y mejorado a medida que avanza la tecnología.

Una consideración intrigante es lo que un ordenador cuántico podría hacer a otras criptomonedas menos seguras o a las redes en general. Esto debería ser más preocupante que el impacto potencial sobre Bitcoin.

Resulta tentador trazar paralelismos entre la expectación en torno a la computación cuántica y el meteórico ascenso de la inteligencia artificial: ambos son testimonios de la incesante marcha de la innovación.

Fuente: Macro Ops, Google

Pero la diferencia radica en lo que representa la computación cuántica: la próxima frontera.

Esto no es sólo teórico; es la trayectoria de la propia tecnología. La humanidad crea herramientas no sólo para resolver problemas, sino para redefinir la escala de lo solucionable. A medida que abordamos las grandes cuestiones con precisión cuántica, los costes se reducen, el acceso aumenta y lo imposible se convierte en rutinario.

No somos meros observadores de este progreso: formamos parte de la curva exponencial. Y con ello, el futuro sigue siendo no sólo impredecible, sino apasionantemente nuestro.

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