A Edição Quântica: A Computação Quântica Não Vem Atrás do Seu Bitcoin

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Desde que o Bitcoin existe, novas formas de FUD (medo, incerteza e dúvida) têm sido usadas para prever seu fim. Apesar disso, o Bitcoin se transformou em um ativo de múltiplos trilhões de dólares e começou a ocupar seu lugar na ordem monetária global. Nos últimos meses, o espectro de um computador quântico criptograficamente relevante (CRQC) permitindo que um atacante recrie chaves secretas a partir de chaves públicas e assine transações de Bitcoin movendo moedas de outras pessoas retornou como uma forma evoluída de FUD. Isso é uma ameaça realista ao crescimento contínuo do Bitcoin? Em uma palavra, não. Não há evidências de que um CRQC será construído dentro de uma década, e permanece desconhecido se tal máquina algum dia será construída. A ameaça quântica continua sendo FUD.

Até hoje, nenhuma máquina de computação quântica calculou algo fora do alcance de uma criança de 6 anos precoce (confirmado empiricamente). Computadores quânticos são uma tecnologia notável e exibem as capacidades verdadeiramente dignas de ficção científica do mundo moderno. Esses dispositivos aproveitam tecnologias fundamentais como pinças ópticas, resfriamento a laser, qubits de fluxo supercondutores, armadilhas eletromagnéticas, refrigeradores de diluição e muitas outras. Dentro desses dispositivos, qubits individuais são coagidos a estados subatômicos específicos (diferentes para cada tecnologia candidata), emaranhados em superposições, manipulados para representar computações, e então suas propriedades subatômicas são lidas e interpretadas. A verdade surpreendente é que esses dispositivos existem e podem ser manipulados para produzir computações significativas em um punhado de entradas. A dura realidade é que (para uma tecnologia candidata de exemplo) fazer uma computação que uma criança pequena consegue fazer requer energia suficiente para climatizar uma escola de ensino médio no Texas, muitas horas de preparação e mais horas de pós-processamento.

Eu sei o que você está pensando: “mas há tanto dinheiro fluindo para a computação quântica”. O dinheiro fluindo para um campo se correlaciona com a taxa de progresso tecnológico no mundo real nesse campo? Na verdade, não. De fato, pode-se argumentar que, até que a tecnologia subjacente correta tenha sido desenvolvida e o ajuste produto-mercado confirmado, o dinheiro fluindo para uma área tem correlação negativa com a probabilidade de tecnologia aplicável ser desenvolvida. Isso pode ser visto claramente comparando o programa do Ônibus Espacial da NASA com o Falcon 9 da SpaceX. A SpaceX pegou ciência (majoritariamente) conhecida e a reduziu à prática para satisfazer uma necessidade de mercado demonstrável por acesso ao espaço confiável e de menor custo, a um custo de programa inferior a US$ 5 bilhões até a primeira missão tripulada. O Ônibus Espacial custou aproximadamente US$ 50 bilhões para alcançar sua primeira missão tripulada. O Falcon 9 não apenas custou uma ordem de magnitude menos para ser desenvolvido, como também tem um histórico perfeito de segurança de tripulação até hoje. Há muitas razões para essas diferenças, mas isso mostra que nenhuma quantidade de dinheiro torna praticável uma tecnologia que não está pronta. Traduzindo isso para a computação quântica: podemos ver que, com toneladas de dinheiro sendo despejadas no problema, demonstrações de tecnologia a custo massivo são possíveis. Mas isso não nos diz nada sobre se mais dinheiro nos trará o santo graal de qubits estáveis e de baixo erro (como a confiabilidade do Falcon 9). Nenhuma quantidade de desenvolvimento contínuo no programa do Ônibus Espacial jamais teria produzido o baixo custo e a alta confiabilidade do Falcon 9, e é inteiramente provável que nenhuma quantidade de desenvolvimento contínuo, a qualquer custo, jamais tornará qualquer uma das atuais tecnologias de computação quântica confiável o suficiente para quebrar um único par de chaves.

Agora, você pode estar pensando: “mas e todos os avanços recentes?” Há duas coisas importantes a ter em mente sobre os avanços publicados recentemente. Primeiro, muitos desses avanços foram avanços apenas em matemática pura. Por exemplo, o recente artigo do Google que teve um resultado tão importante que eles optaram por redigir o circuito quântico teórico em vez de arriscar que ele fosse usado para quebrar sistemas criptográficos importantes. Isso pode parecer um progresso massivo rumo ao futuro dos CRQCs, mas na verdade não mudou nada. A menos que (ou até que) o hardware quântico tenha seu momento Falcon 9, simplesmente não existe nenhum dispositivo que chegue perto da estabilidade e escala necessárias para executar o circuito redigido. É puro teatro esconder um circuito projetado para um dispositivo que talvez nunca exista. Segundo, no próprio lado do hardware, vemos muitos resultados novos e pedaços de progresso publicados em um determinado ano, mas quantos deles se relacionam com a mesma tecnologia candidata de computação quântica? Quantos representam meramente um recomeço após um resultado anterior terminar em um beco sem saída? A realidade é que esses avanços não representam uma trilha linear rumo ao sucesso eventual. Eles representam a busca em largura de um espaço de possibilidades infinito dentro do qual os pesquisadores quânticos esperam encontrar um caminho ao longo do qual possam prosseguir mesmo que por uma distância modesta sem chegar a mais um beco sem saída.

Quando olhamos para a realidade do futuro da computação quântica, ela é nebulosa, na melhor das hipóteses. Há desenvolvimentos tecnológicos promissores. Especialmente, aos meus olhos, na área de dispositivos de átomos neutros. Mas é cedo demais para dizer se há um caminho aberto rumo a um eventual CRQC ao longo de qualquer um dos ramos atualmente conhecidos ou se mais recomeços estão em nosso futuro. Se, em algum momento, virmos muitas iterações da mesma tecnologia candidata implementando dispositivos progressivamente mais capazes, e computando resultados significativos que uma criança precoce não consiga também computar, poderemos revisitar essa discussão com evidências diferentes.

Há duas explicações possíveis para o fracasso repetido da pesquisa quântica em desenvolver um CRQC ao longo de muitas décadas. É possível que seja apenas um problema difícil e que continuemos aplicando ciência e engenharia para resolvê-lo e que um dia a engenhosidade da espécie humana prevaleça, como ocorreu no desenvolvimento da Internet, do smartphone, das mídias sociais e do Bitcoin (deixo ao leitor decidir quais desses são desenvolvimentos positivos). Por outro lado, pode ser que desenvolver um CRQC seja impossível ou permaneça para sempre fora do nosso alcance. Considere o que significaria a existência de um CRQC: a máquina teria que representar dentro de sua superposição um campo de possibilidades do mesmo tamanho que a complexidade do problema criptográfico a ser resolvido. Ou seja, para quebrar a segurança de 128 bits do logaritmo discreto de curva elíptica na curva secp256k1 do Bitcoin, a superposição quântica teria que representar todos os valores possíveis de um número de 128 bits. Na computação clássica, representar todos esses valores exigiria mais armazenamento computacional (por muitas ordens de magnitude) do que os humanos já produziram. Se houver a menor granularidade na superposição quântica (isto é, se a superposição quântica não for perfeitamente contínua entre todos os valores possíveis), então o computador quântico jamais poderá se tornar criptograficamente relevante. Se a energia necessária para manter uma superposição escalar com a complexidade do campo sendo representado, então um computador quântico jamais poderá ser criptograficamente relevante. O entendimento contemporâneo da física quântica não descarta nenhuma dessas possibilidades.

Apesar de tudo o que foi dito, o desenvolvimento do Bitcoin rumo a novos algoritmos criptográficos deve continuar. Embora um ataque quântico à criptografia do Bitcoin não seja iminente de forma alguma, é totalmente possível que outra falha possa ser encontrada por outros meios. Sabemos que certas curvas elípticas tiveram fraquezas descobertas, e a secp256k1 pode ser a próxima. O Bitcoin sobreviveu por tanto tempo porque os ataques ao sistema o fortaleceram, e isso continuará sendo verdade à medida que o ataque de FUD quântico se desenrolar. O desenvolvimento de P2MR ou P2TRv2, de SHRINCS, SPHINCS, IBC, ML-DSA e de mais esquemas de assinatura pós-quânticos eventualmente levará a melhorias na resiliência do Bitcoin diante de ataques futuros, mesmo que um CRQC real nunca seja desenvolvido.

Este artigo é destaque na mais recente edição impressa da Bitcoin Magazine, a Edição Quântica. Estamos compartilhando-o aqui como uma prévia das ideias exploradas ao longo de toda a edição.

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