Forscher schätzten, dass das Lösen des elliptischen-Kurven-Diskrete-Logarithmus-Problems secp256k1 von Bitcoin etwa 29.600 physische Qubits und 62 Minuten erfordern könnte.

Shors Algorithmus könnte potenziell aus einem bekannten öffentlichen Schlüssel einen privaten Schlüssel ableiten, doch Quantencomputer mit den dafür erforderlichen Fähigkeiten existieren nicht.

In der Studie angeführte Schätzungen deuten darauf hin, dass 6,26 Millionen BTC einem solchen künftigen Angriff ausgesetzt sein könnten.

In einer neuen Studie berechneten Wissenschaftler des französischen Quanten-Start-ups Alice & Bob und ihre Koautoren die Ressourcen, die ein Quantencomputer möglicherweise benötigen würde, um das zur Absicherung von Bitcoin verwendete Problem der elliptischen-Kurven-Kryptografie secp256k1 zu lösen. Ihre Schätzung ist relevant, weil Shors Algorithmus potenziell private Schlüssel aus bekannten öffentlichen Schlüsseln wiederherstellen könnte, obwohl Quantencomputer, die einen solchen Angriff durchführen könnten, derzeit nicht existieren.

Die Forscher schätzten, dass ein Quantencomputer auf Basis einer supraleitenden Cat-Qubit-Architektur etwa 29.600 physische Qubits und 62 Minuten benötigen könnte, um die Berechnung abzuschließen. Sie präsentierten das Ergebnis als theoretische Ressourcenschätzung und nicht als Demonstration eines realen Angriffs.

Wie ein Quantencomputer einen privaten Schlüssel wiederherstellen könnte

Die Arbeit bewertete die Ressourcen, die erforderlich wären, um Shors Algorithmus auf zwei Quantenprozessorarchitekturen auszuführen: Cat-Qubits mit Wiederholungscodes und LDPC-Cat. Die Forscher beschrieben die notwendigen logischen Operationen, die Verteilung physischer Qubits auf dem Chip und den Berechnungsplan.

Für Bitcoin besteht die zentrale Berechnung darin, das elliptische-Kurven-Diskrete-Logarithmus-Problem auf secp256k1, kurz ECDLP, zu lösen. Das Problem bildet die Grundlage der Kryptografie, die zur Erstellung digitaler Signaturen und zur Sicherung von Kryptowährungs-Wallets verwendet wird. Falls ein Angriff gelänge, könnte Shors Algorithmus potenziell einen privaten Schlüssel aus seinem entsprechenden öffentlichen Schlüssel ableiten.

Die Autoren berechneten, dass der Vorgang nicht mehr als 30.000 Cat-Qubits erfordern und etwa eine Stunde dauern würde. Sie schätzten zudem, dass das Brechen von RSA-2048 etwa 22.593 Qubits und 3,14 Tage erfordern würde, während das Lösen von FFDLP-512 etwa 6.700 Qubits und 21 Minuten benötigen würde. Um die geschätzte Zeit zum Brechen von RSA-2048 auf 1,25 Stunden zu senken, wären rund 611.000 Qubits erforderlich.

Die wichtigsten Schätzungen gehen von einem Fehlerkorrekturzyklus von einer Mikrosekunde, einer Reaktionszeit von 10 Mikrosekunden und keinen Bit-Flip-Fehlern aus. Die Bedingung ohne Bit-Flip-Fehler entspricht einer Lebensdauer des Qubit-Zustands von etwa 100 Jahren. Würde diese Annahme durch Hinzufügen einer weiteren Fehlerkorrekturebene auf eine Lebensdauer von einer Stunde gelockert, stiege der geschätzte Bedarf für RSA-2048 auf rund 45.000 Qubits.

Mögliche Gefährdung für Bitcoin-Inhaber

In der Studie angeführte Schätzungen deuten darauf hin, dass die potenzielle Bedrohung 6,26 Millionen BTC betreffen könnte, deren öffentliche Schlüssel bereits offengelegt wurden. Das bedeutet nicht, dass die Coins heute gestohlen werden können: Ein solcher Angriff würde einen Quantencomputer erfordern, der die Berechnungen mit der notwendigen Präzision und Fehlerkorrektur durchführen kann.

Die Schätzung folgt auf frühere Warnungen zu Quantenrisiken für Kryptowährungen. Google Quantum AI erklärte zuvor, künftige Quantensysteme könnten moderne Kryptografie schneller als erwartet brechen, was die Debatte über einen Übergang zur Post-Quanten-Kryptografie verstärkte.

Coinbase hat zu Vorbereitungen zum Schutz von Bitcoin vor solchen Bedrohungen aufgerufen und technische Empfehlungen zur Aufrüstung der kryptografischen Schutzmechanismen des Netzwerks vorgestellt. Cardano-Gründer Charles Hoskinson kritisierte den Vorschlag BIP-361 und erklärte, dessen Umsetzung werde Risiken nicht für alle Coins beseitigen.

StarkWare hat eine erfolgreiche quantenresistente Transaktion im Bitcoin-Netzwerk identifiziert. Stacks-Mitgründer Muneeb Ali sagte, die Unsicherheit über die Quantensicherheit von Bitcoin könne institutionelle Investitionen abschrecken.

Quelle: HODL Press