Investigadores de AmericanFortress, una empresa de seguridad blockchain y criptografía con sede en Wyoming, centrada en la seguridad post-cuántica y la infraestructura de activos digitales, han propuesto un sistema criptográfico que, según afirman, podría permitir que Bitcoin y otras carteras blockchain resistan futuros ataques cuánticos sin cambiar las direcciones de cartera existentes.

En un artículo titulado “ZKPoSP: Pruebas de Conocimiento Cero Post-Cuántico para Carteras Determinísticas Jerárquicas”, los investigadores de AmericanFortress describen la sustitución de las firmas tradicionales de curva elíptica por pruebas de conocimiento cero, manteniendo la compatibilidad con las carteras determinísticas jerárquicas.

“Los avances recientes en hardware cuántico, incluido el procesador Willow de Google, han reducido sustancialmente el plazo para la llegada de computadoras cuánticas criptográficamente relevantes”, escribieron. “En el entorno blockchain, donde las direcciones y los estándares de derivación de claves como BIP32, BIP44 y SLIP-10 son la infraestructura dominante para la gestión de carteras, una computadora cuántica que ejecute el algoritmo de Shor puede recuperar cualquier clave privada de curva elíptica de la clave pública correspondiente, amenazando todas las carteras en producción hoy en día.”

La investigación se centra en el "Día Q", el momento en que una computadora cuántica tolerante a fallos podría usar el algoritmo de Shor para derivar claves privadas a partir de claves públicas, dejando insegura la criptografía de curva elíptica utilizada por Bitcoin y muchas otras blockchains.

En lugar de requerir que los usuarios migren fondos a nuevas direcciones seguras cuánticamente, el sistema propuesto reemplaza las firmas digitales con pruebas de conocimiento cero que verifican la propiedad de la frase semilla de una cartera. Debido a que la semilla en sí permanece secreta, los autores argumentan que los propietarios legítimos aún podrían probar el control de sus carteras incluso si las claves privadas individuales se ven comprometidas.

El documento presenta ZKPoSP (Prueba de Conocimiento Cero de Procedencia de Semilla) y QBIP32, un esquema de derivación de claves diseñado para soportar múltiples curvas elípticas sin dejar de ser compatible con las carteras determinísticas jerárquicas existentes.

Según el estudio, los investigadores de AmericanFortress implementaron el sistema en Rust utilizando la máquina virtual de conocimiento cero RISC Zero. Los puntos de referencia prototipo mostraron tiempos de generación de pruebas de aproximadamente 12 a 13 segundos y tiempos de verificación de alrededor de 9 a 10 milisegundos. El documento también describe un modo post-Día Q que reduce el tiempo de prueba para algunas operaciones.

La investigación no ha sido adoptada por ninguna red blockchain. Cualquier implementación requeriría la adopción por parte de desarrolladores, proveedores de carteras, exchanges, mineros y usuarios.

El interés en la criptografía post-cuántica ha crecido a medida que los desarrolladores de blockchain se preparan para el Día Q. Bitcoin presenta un desafío particular porque gastar monedas expone sus claves públicas en la blockchain. Una computadora cuántica suficientemente potente podría usar esas claves públicas para derivar claves privadas y forjar firmas de transacciones válidas.

El documento es el más reciente de una serie de esfuerzos en toda la industria criptográfica para preparar las redes blockchain para un futuro post-cuántico. A principios de este mes, Project Eleven propuso un mecanismo de recuperación post-cuántico que permitiría a los usuarios probar la propiedad de una cartera de Bitcoin a través de su frase semilla en lugar de una firma digital después del Día Q.

En marzo, BTQ Technologies lanzó la primera implementación funcional de BIP-360 en una testnet dedicada "Bitcoin Quantum" para evaluar formatos de transacción resistentes a los cuánticos. En mayo, la firma de análisis blockchain Glassnode estimó que alrededor de 6.04 millones de Bitcoin, aproximadamente el 30% del suministro circulante, ya tienen claves expuestas públicamente, mientras que el Departamento de Comercio de EE. UU. anunció más de $2 mil millones en financiación para empresas de computación cuántica e iniciativas de fabricación.

La semana pasada, importantes empresas como BlackRock, Coinbase, Strategy, Fidelity Digital Assets, Galaxy y otras formaron el Consorcio de Seguridad de Bitcoin, comprometiendo $15 millones durante tres años para apoyar la investigación sobre la seguridad de Bitcoin y la defensa contra ataques cuánticos.