Могут ли квантовые компьютеры взломать Bitcoin?

Что такое биткоин?

Биткоин — это криптовалюта, впервые описанная в 2008 году в белой книге, опубликованной анонимным автором под именем Сатоши Накамото. В 2009 году официально стартовала сеть биткоина, и был создан первый блок — Генезис-блок. Это стало технологическим прорывом и основой децентрализованной цифровой валюты, принципиально отличающейся от традиционных финансовых систем.

Ключевые особенности биткоина

Главная особенность биткоина — проведение прямых транзакций между пользователями без контроля со стороны центральных банков или государственных структур. Эта децентрализованная система работает на основе блокчейна, который прозрачно и неизменно фиксирует все транзакции. Количество биткоинов строго ограничено 21 миллионом монет, и этот дефицит — важнейший фактор его стоимости.

Биткоин обеспечивает безопасность транзакций с помощью криптографии с открытым ключом. Используя пару публичного и приватного ключей, система проверяет действительность операций и предотвращает несанкционированное вмешательство. Такой криптографический подход практически исключает возможность подделки транзакций или несанкционированного доступа к активам.

Первоначально биткоин использовался преимущественно технологическими энтузиастами. В последние годы он получил широкое признание как инвестиционный инструмент и средство платежа. Сегодня биткоин торгуется на биржах по всему миру, что значительно расширяет его практическое применение.

Отличия биткоина от централизованных валют

Биткоин основан на принципах, отличающихся от традиционных централизованных валют. Фиатные деньги (например, иена или доллар) выпускаются и регулируются центральными банками или государствами, а их эмиссия и ставки устанавливаются централизованно. У биткоина нет центрального администратора: все участники сети равноправно подтверждают и верифицируют транзакции.

Преимущества децентрализованной системы:

• Быстрые транзакции: При отсутствии банков и посредников время обработки операций сокращается. Международные переводы, которые через банки занимают дни, с биткоином выполняются за часы.
• Удобные международные платежи: Биткоин обеспечивает удобные трансграничные переводы, что важно для глобального бизнеса. Комиссии за обмен и услуги посредников также значительно ниже.
• Защита от инфляции: Фиксированный объем предложения — 21 миллион монет — предохраняет биткоин от обесценивания в результате эмиссии фиатных валют. Дефицит — одна из причин, почему биткоин называют «цифровым золотом».

По этим причинам биткоин рассматривается как инновационная альтернатива традиционным финансовым системам и используется частными лицами и компаниями для сохранения капитала и проведения эффективных расчетов.

Что такое квантовые компьютеры?

Квантовые компьютеры — это новое поколение вычислительных систем, использующее квантовую механику для быстрого решения задач, недоступных традиционным компьютерам. Классические компьютеры работают с битами (0 или 1), а квантовые используют «кубиты», которые могут одновременно принимать значения 0 и 1 в состоянии суперпозиции. Это позволяет выполнять параллельные вычисления в нескольких состояниях.

Кроме того, явление «квантовой запутанности» позволяет кубитам быть тесно связанными, что значительно увеличивает вычислительные возможности. Благодаря запутанности информация мгновенно передается между кубитами, и вычисления, которые обычному компьютеру заняли бы тысячи лет, реализуются за минуты.

Применение и перспективы

Ожидается, что квантовые компьютеры радикально изменят области машинного обучения, оптимизации финансовых портфелей и химического моделирования. Например, они могут ускорить разработку лекарств с помощью моделирования молекул, анализировать большие данные для оптимизации логистики и повышать точность климатического моделирования.

В фармацевтике квантовые технологии ускоряют анализ сложных молекулярных структур, сокращая сроки разработки новых препаратов. В финансах они позволяют значительно улучшить оценку рисков и оптимизацию портфелей, обеспечивая более точные инвестиционные решения.

Текущие проблемы и перспективы развития

Квантовые компьютеры пока находятся на стадии активного развития и требуют дальнейших исследований и технологических инноваций. Ключевые проблемы — высокая частота ошибок, нестабильность кубитов и необходимость мощных систем охлаждения. Кубиты крайне чувствительны к окружающей среде, поэтому для их работы нужны сверхнизкие температуры.

Тем не менее, квантовые компьютеры способны выполнять задачи за минуты, которые традиционным системам потребовались бы тысячелетия, и их развитие способно изменить многие отрасли.

По мере развития исследований IBM объявила о планах запустить квантовые системы с 200 логическими кубитами и 100 миллионами квантовых вентилей к 2029 году. К 2033 году компания планирует создать системы с 2 000 логическими кубитами и 1 миллиардом вентилей. Microsoft развивает квантовые технологии на платформе Azure Quantum, а Amazon вышла на этот рынок с AWS, что усиливает глобальную конкуренцию в области исследований и разработок.

Угрожают ли квантовые компьютеры биткоину?

Биткоин использует криптографические алгоритмы, например SHA-256, для майнинга. Эти алгоритмы надежны против классических вычислений, однако могут быть уязвимы перед огромной мощностью квантовых компьютеров. Теоретически квантовые компьютеры способны расшифровать приватные ключи, что ставит под угрозу безопасность кошельков и транзакций.

Квантовые компьютеры решают сложные математические задачи гораздо быстрее традиционных, что может изменить распределение вычислительных мощностей и подорвать децентрализацию некоторых криптовалют. Они способны ломать криптографию с открытым ключом и получать приватные ключи, что ведет к угрозам — несанкционированному доступу или краже криптоактивов.

Карлос Перес-Дельгадо, преподаватель Кентского университета, заявил, что для защиты биткоина от квантовых угроз потребуются значительные ресурсы и время. Он предупредил, что мощный квантовый компьютер сможет полностью контролировать биткоин.

По данным Кентского университета, для устранения квантовой угрозы требуется обновление протокола с простоем в 76 дней. Альтернативный способ — направить 25% серверов на обновление и продолжать транзакции и майнинг с пониженной скоростью, что приведет к примерно 10 месяцам простоя. Перес-Дельгадо подчеркивает, что ИТ-компаниям необходимо срочно решать квантовые риски:

Появление квантовых компьютеров неизбежно создаст серьезные угрозы для существующих систем кибербезопасности.

По оценке Ponemon Institute, один час простоя обходится компаниям в 500 000 долларов; если биткоин будет недоступен 76 дней, потери могут достигнуть 912 миллионов долларов.

С 275 миллионами инвесторов и без центрального администратора реализовать обновления крайне сложно. Для обновления блокчейна требуется обновить каждую транзакцию, а низкая скорость обработки биткоина усложняет процесс. Технологии, такие как «death throttling», могут ускорить процесс, но ухудшают пользовательский опыт, как и длительный простой.

Противодействие квантовой угрозе

Крупные криптовалютные биржи США рассматривают следующие меры против квантовых угроз:

• Квантово-устойчивая криптография: Разработчики внедряют новые методы шифрования, рассчитанные на устойчивость к квантовым вычислениям. Методы основаны на математических задачах, которые остаются сложными даже для квантовых компьютеров.
• Квантово-устойчивые валюты: Обсуждаются новые криптовалюты, изначально спроектированные с учетом защиты от квантовых атак.

Под угрозой ли биткоины Сатоши? Эксперты предупреждают о рисках безопасности

Эмин Гюн Сирер, основатель и CEO Ava Labs, предложил заморозить примерно 1,1 миллиона BTC на кошельке Сатоши Накамото. Он указал на уязвимости раннего формата Pay-to-Public-Key (P2PK), использовавшегося в первых кошельках, и предупредил, что квантовые вычисления могут использовать эти слабые места.

Сирер считает, что квантовые компьютеры угрожают криптографическим методам, как RSA и эллиптические кривые, но малоэффективны против односторонних хэш-функций, поэтому риски для криптовалют пока ограничены:

Квантовые вычисления ускоряют отдельные операции, но их возможности по обращению односторонних хэш-функций, применяемых в криптовалютах, незначительны. На некоторых платформах окно для квантовых атак очень короткое, что затрудняет успешные попытки взлома.

Ранний формат P2PK и квантовые риски

Ранние кошельки Сатоши Накамото использовали формат P2PK, в котором публичные ключи раскрывались напрямую. Сейчас этот формат не применяется в современных биткоин-кошельках или таких системах, как Avalanche, но на раннем этапе биткоина он был стандартом. Сирер считает, что монеты на P2PK нужно заморозить до массового распространения квантовых вычислений:

Монеты, добытые в первые годы биткоина, могут стать главной целью атак. До появления реальной угрозы квантовых вычислений, возможно, потребуется заморозить все монеты на базе P2PK UTXO.

Главная проблема — возможность получения публичного ключа напрямую из адреса. Все биткоин-транзакции публичны, любой может получить публичный ключ с P2PK-адреса. Если квантовые компьютеры смогут вычислять приватный ключ по публичному, монеты на таких адресах окажутся под угрозой кражи.

Адреса P2PKH основаны на хэше публичного ключа, который раскрывается только при расходовании монет. Если транзакций не было, приватный ключ защищен. После первой транзакции публичный ключ становится доступен, и адрес считается использованным. Большинство кошельков предотвращают повторное использование адресов, но не все пользователи соблюдают эти меры.

Предложение Сирера — часть обсуждения по усилению безопасности криптовалют и рассматривается как ответ на развитие квантовых вычислений.

Сколько биткоинов могут быть украдены квантовыми компьютерами?

Если квантовые компьютеры смогут получать приватные ключи, все монеты на P2PK-адресах и повторно использованных P2PKH-адресах окажутся под угрозой.

В первый год существования биткоина преобладали P2PK-адреса, сейчас на них хранится около 2 миллионов BTC. После внедрения P2PKH в 2010 году большинство монет перешли на новый формат, однако на повторно использованных P2PKH-адресах хранится около 2,5 миллиона BTC. Таким образом, около 4 миллионов BTC — примерно 25% всех монет — подвержены риску. По текущему курсу их стоимость превышает 40 миллиардов долларов.

Это около четверти всех биткоинов в обращении. Если квантовые атаки будут успешными, последствия для крипторынка будут масштабными. Перевод активов с уязвимых адресов и внедрение квантово-устойчивых форматов станут ключевыми задачами.

Может ли современная квантовая техника взломать биткоин?

Google недавно представила квантовый чип «Willow», который выполнил вычисление, требующее у классического суперкомпьютера десяти септиллионов лет, всего за пять минут. Однако Willow пока не способен взломать криптографию биткоина.

Современные квантовые компьютеры, включая Willow, имеют высокий уровень ошибок и ограничены по масштабируемости. Для взлома криптографии биткоина требуется миллионы исправленных «логических кубитов», а Willow располагает только 105 «физическими кубитами». Для расшифровки алгоритмов биткоина нужно около 5 000 логических кубитов (что эквивалентно миллионам физических). С 105 физическими кубитами Willow находится на самой ранней стадии развития.

По данным Deloitte, квантовые компьютеры нынешнего уровня смогут взломать подписи биткоина за 30 минут, поэтому отказ от повторного использования адресов обеспечивает сохранность активов. Если время вычислений в будущем снизится до 10 минут, блокчейн биткоина будет уязвим.

По данным Fujitsu, для взлома 2 048-битного RSA-шифрования потребуется около 10 000 логических кубитов, более 2 триллионов операций и 104 дня стабильной работы — далеко за пределами современных технологий. Для взлома SHA-256 биткоина нужно 1 миллион кубитов, для атаки 51% — 1 миллиард кубитов, что в 1 000–1 000 000 раз превышает возможности современных квантовых машин. Это указывает на крайне низкую вероятность взлома биткоина в обозримом будущем.

Ethereum уже готовится к эре квантовых вычислений

Тем временем такие блокчейн-проекты, как Ethereum, уже готовятся к квантовой эре. Сооснователь Ethereum Виталик Бутерин недавно объявил о следующем этапе развития — «Surge».

Главная задача «Surge» — подготовка к угрозам квантовых компьютеров. Бутерин подчеркнул необходимость обеспечить устойчивость Ethereum к возможным взломам современных шифровальных стандартов. По его словам, «Surge» решает «небольшие задачи», важные для успеха Ethereum, хотя и не относитcя к крупным категориям. Несмотря на отсутствие практических квантовых компьютеров, Бутерин отметил важность инвестиций в новые криптографические технологии для долгосрочной защиты блокчейна.

Эти шаги Ethereum — важный этап для формирования отраслевой осведомленности о квантовой безопасности и оказывают влияние на другие блокчейн-проекты.

Разработчики Bitcoin PoW: биткоину не грозит быстрый крах

Ки Янг Джу, CEO аналитической платформы CryptoQuant, прокомментировал на X опасения по поводу угрозы квантовых компьютеров для биткоина:

Биткоин не будет взломан квантовыми компьютерами ещё десятки лет. Не поддавайтесь беспочвенным опасениям (FUD), распространяемым некомпетентными источниками. Кстати, Адам Бэк — легендарный криптограф и изобретатель алгоритма Proof-of-Work для биткоина.

Адам Бэк, криптограф и разработчик алгоритма Proof-of-Work для биткоина, выражает схожую позицию. По его мнению, современные квантовые технологии недостаточны для взлома биткоина, а увеличение числа кубитов не всегда увеличивает эффективность квантовой запутанности. Он полагает, что для реальной угрозы биткоину нужны технологические прорывы на несколько порядков, и это может занять около 50 лет.

Экспертные оценки показывают: современные квантовые компьютеры не представляют непосредственной угрозы биткоину, но подчеркивают важность долгосрочной стратегии защиты.

Итоги: развитие квантовых вычислений и криптовалют

Развитие квантовых компьютеров создает новые вызовы для криптоактивов, особенно для биткоина. Хотя ранние кошельки Сатоши Накамото и некоторые старые форматы P2PK считаются потенциально уязвимыми, современные квантовые технологии пока далеки от реальной угрозы. В то же время отрасль активно разрабатывает квантово-устойчивую криптографию и готовится к новым вызовам.

Как показывают проекты Google «Willow» и исследования Fujitsu, современным квантовым компьютерам до взлома биткоина еще далеко. Оценки — от 1 миллиона до 1 миллиарда кубитов, что в 1 000–1 000 000 раз превышает текущий уровень.

Тем не менее, технологический прогресс может опережать ожидания. Пока Ethereum реализует инициативы по квантовой устойчивости в рамках «Surge», сообществу биткоина также важно разрабатывать долгосрочные подходы. Разработка квантово-устойчивой криптографии, перевод активов с устаревших адресов и обновление протоколов требуют комплексных мер.

Гибкая адаптация к будущим технологическим изменениям и инвестиции в исследования и разработки будут определять безопасность биткоина. Для криптосообщества ключевой задачей станет формирование новых стандартов безопасности в эпоху квантовых вычислений.

FAQ

Как квантовые компьютеры могут взломать шифрование биткоина?

Квантовые компьютеры используют алгоритм Шора для поиска уязвимостей в криптографии ECDSA, на которой основан биткоин. Теоретически они способны вычислить приватные ключи по публичным, и эта угроза может реализоваться уже в 2030-х годах. Отрасль переходит на квантово-устойчивую криптографию.

Когда квантовые компьютеры станут угрозой для биткоина?

Эксперты считают, что квантовые компьютеры могут представлять серьезную угрозу безопасности биткоина через 2–3 года. Приближается «Q-Day» (момент квантового превосходства), и во всей отрасли ускоряется подготовка.

Как биткоин защищается от квантовых атак?

В настоящее время в биткоине не реализованы квантово-устойчивые технологии. Однако уязвимости эллиптических подписей признаны, и рассматривается переход к новым схемам подписей или постквантовой криптографии. Предполагается, что защитные меры будут приняты до появления реальных квантовых угроз.

Что такое квантово-устойчивая (постквантовая) криптография и можно ли её применить к биткоину?

Квантово-устойчивая криптография разработана для противодействия угрозам квантовых компьютеров. Она применима к биткоину, а постквантовые алгоритмы, такие как ML-DSA, были стандартизированы в августе 2024 года. Корректная реализация повысит безопасность биткоина.

Могут ли текущие биткоин-кошельки и приватные ключи быть взломаны квантовыми компьютерами?

На данный момент квантовые компьютеры не способны взломать приватные ключи биткоина. Если квантовые технологии достигнут необходимого уровня, это станет теоретически возможно. По состоянию на 2026 год практических квантовых компьютеров не существует, поэтому срочных опасений нет.

Есть ли план обновления сети биткоина для защиты от квантовых угроз?

Сеть биткоина пока не объявляла о конкретных планах обновления для защиты от квантовых угроз. Архитектура биткоина достаточно гибкая, и эксперты считают, что времени для реагирования до возникновения реальной угрозы достаточно. Прогноз: риски не проявятся еще 10–20 лет, что позволит своевременно внедрить необходимые технические решения.

Насколько биткоин уязвим к квантовым атакам по сравнению с другими блокчейнами?

Биткоин использует шифрование ECDSA и наиболее уязвим для квантовых атак. SHA-256 обеспечивает более высокую устойчивость. В отличие от других блокчейнов, биткоин медленнее реагирует на квантовые угрозы, и критический момент ожидается в 2030-х годах.