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Tippeconnic logró romper una firma digital de la familia utilizada en Bitcoin con cuántica.
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El tamaño de la firma digital que quebró fue de 6 bits, mucho menor a los 256 usados en Bitcoin.
Un experimento con computación cuántica demostró que fue posible romper una firma digital basada en curva elíptica (ECC, por sus siglas en inglés) de 6 bits. Ese trabajo, publicado en septiembre pasado, fue realizado por Steve Tippeconnic, desarrollador de IBM y especialista en computación cuántica.
¿Qué tiene que ver eso con Bitcoin? Las firmas digitales de las transacciones de Bitcoin están resguardadas por el algoritmo ECDSA (Algoritmo de Firma Digital de Curva Elíptica), perteneciente a la familia de ECC, aunque emplea claves de 256 bits, millones de veces más complejas que la probada en el laboratorio.
De modo tal, aunque se trató de una escala extremadamente baja, el resultado demostró que los principios físicos capaces de vulnerar la criptografía moderna son reales y medibles.
CriptoNoticias entrevistó en exclusiva al experto Tippeconnic, quien con una trayectoria marcada por sus investigaciones sobre cuántica, ofreció una mirada prudente, pero activa:
La postura sensata no es que sea algo ‘inminente’, sino inevitable.
Steve Tippeconnic, especialista en cuántica.
Un experimento que muestra el poder de la cuántica
En esta primera parte de la entrevista, Tippeconnic explica que «romper» una curva elíptica de 6 bits le permitió observar el proceso cuántico completo en un hardware real de IBM.
Además, comprobó cómo el algoritmo de Shor puede resolver el problema matemático que sustenta la seguridad de las firmas digitales, entre ellas, las de Bitcoin.
Ese algoritmo permite a una computadora cuántica resolver el problema del logaritmo discreto, que es la base de la criptografía de curva elíptica (ECC, ECDSA).
Lo logra mediante un fenómeno llamado interferencia, en el que las múltiples posibilidades de un sistema se combinan entre sí hasta resaltar aquellas que satisfacen la ecuación correcta.
En palabras simples, cada estado cuántico «prueba» una relación entre los valores públicos de la curva, y el sistema deja que las soluciones equivocadas se anulen entre sí, mientras que las correctas se refuerzan.
Así lo explica Tippeconnic:
En lugar de adivinar una clave privada por fuerza bruta, el sistema cuántico amplifica la relación matemática correcta en su función de onda.
Steve Tippeconnic, especialista en computación cuántica.
Durante su experimento, el circuito cuántico exploró «4.096 estados posibles» (como si cada uno fuera una hipótesis matemática paralela), pero solo 64 de ellos conducían a resultados válidos.
El objetivo era amplificar esas 64 señales entre miles de falsos positivos, una tarea difícil debido al ruido del hardware, es decir, las pequeñas imprecisiones físicas que distorsionan la lectura de los cúbits.
Para filtrar ese ruido, Tippeconnic tuvo que ejecutar el circuito «unas 16.000 veces», acumulando mediciones hasta que las interferencias formaron un patrón confiable.
Cada una de esas 16.000 ejecuciones fue como sacar una foto borrosa del mismo fenómeno, superponer miles de ellas, y así la imagen comenzó a definirse.
El investigador añade que su experiencia demuestra el avance tangible de la física cuántica y su potencial disruptivo:
La física me sorprendió. Ver cómo las funciones de onda de los electrones interferían de forma confiable, incluso en un circuito de más de 340.000 capas (una secuencia de operaciones cuánticas encadenadas), me dio confianza en que el fenómeno es real. A medida que el hardware mejore, esos patrones serán cada vez más nítidos.
Steve Tippeconnic, especialista en computación cuántica.
La complejidad de esas 340.000 capas ilustra el punto central del experimento: la estabilidad de la interferencia cuántica puede mantenerse incluso en procesos extremadamente profundos, un paso crucial hacia la ejecución de algoritmos de mayor escala.
Tippeconnic considera que su trabajo confirma el rumbo del progreso cuántico, aunque sin alarmismo:
Mis experimentos muestran que los ataques basados en interferencia cuántica funcionan en hardware real. Eso respalda la idea de que quebrar Bitcoin está al menos a una década de distancia, pero el progreso es tangible.
Steve Tippeconnic, especialista en computación cuántica.
Romper claves pequeñas, una muestra del potencial peligro cuántico hacia Bitcoin
El desarrollador logró reconstruir claves privadas en experimentos de 3, 4, 5 y 6 bits.
En el caso del circuito de 6 bits, obtuvo un valor concreto (k = 42), que representa la clave privada hallada mediante el patrón de interferencia cuántica y confirmada luego con un cálculo clásico.
En términos simples, el sistema cuántico no «adivina» la clave, sino que detecta la relación matemática que une los valores públicos de la curva.
Cuando esa relación se refuerza en la función de onda, surge un patrón que delata el valor de la clave. El procesamiento clásico posterior traduce esa señal física en un número verificable, como el 42 del experimento.
De acuerdo con Tippeconnic, esta combinación de interferencia cuántica y filtrado matemático demuestra que las claves pueden extraerse cuando la señal cuántica logra imponerse al ruido del hardware.
En otras palabras, la física que permitiría romper firmas digitales en Bitcoin es observable y medible en la práctica, no solo en teoría.
Aun así, el investigador advierte que escalar este método a las curvas de 256 bits que utiliza Bitcoin es un desafío de otra magnitud:
Escalar esto a una ECDSA de 256 bits es un problema completamente diferente. Necesitamos cúbits lógicos tolerantes a fallos, tasas de error mucho menores y circuitos miles de veces más profundos que los que hoy existen.
Steve Tippeconnic, especialista en computación cuántica.
Por eso, su recomendación no es migrar de inmediato a nuevas firmas, sino prepararse para una transición gradual.
No sabemos todavía cuál será la mejor firma postcuántica. Mi estudio no sugiere que debamos migrar de inmediato, sino que debemos mantenernos atentos y adaptables. Hay que estudiar lo que recomienda NIST, probar nuevas soluciones y diseñar sistemas que puedan evolucionar rápido.
Steve Tippeconnic, especialista en computación cuántica.
Entre esas iniciativas, menciona la propuesta BIP-360, reportada por CriptoNoticias, que busca incorporar funciones postcuánticas al sistema de firmas de Bitcoin.
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