Pesquisadores da AmericanFortress, uma empresa de segurança de blockchain e criptografia com sede em Wyoming, focada em segurança pós-quântica e infraestrutura de ativos digitais, propuseram um sistema criptográfico que, segundo eles, poderia permitir que carteiras de Bitcoin e outras blockchains resistissem a futuros ataques quânticos sem alterar os endereços de carteira existentes.

Em um artigo intitulado “ZKPoSP: Provas de Conhecimento Zero Pós-Quânticas para Carteiras Determinísticas Hierárquicas”, pesquisadores da AmericanFortress descrevem a substituição de assinaturas tradicionais de curva elíptica por provas de conhecimento zero, mantendo a compatibilidade com carteiras determinísticas hierárquicas.

“Avanços recentes em hardware quântico, incluindo o processador Willow do Google, reduziram substancialmente o cronograma para computadores quânticos criptograficamente relevantes”, escreveram. “No cenário blockchain, onde endereços e padrões de derivação de chaves como BIP32, BIP44 e SLIP-10 são a infraestrutura dominante para gerenciamento de carteiras, um computador quântico executando o algoritmo de Shor pode recuperar qualquer chave privada de curva elíptica da chave pública correspondente, ameaçando todas as carteiras em produção hoje.”

A pesquisa foca no "Dia Q", o ponto em que um computador quântico tolerante a falhas poderia usar o algoritmo de Shor para derivar chaves privadas de chaves públicas, tornando a criptografia de curva elíptica usada pelo Bitcoin e muitas outras blockchains insegura.

Em vez de exigir que os usuários migrem fundos para novos endereços seguros quânticos, o sistema proposto substitui as assinaturas digitais por provas de conhecimento zero que verificam a posse da frase semente de uma carteira. Como a própria semente permanece secreta, os autores argumentam que os proprietários legítimos ainda poderiam provar o controle de suas carteiras, mesmo que chaves privadas individuais fossem comprometidas.

O artigo apresenta o ZKPoSP (Prova de Conhecimento Zero da Proveniência da Semente) e o QBIP32, um esquema de derivação de chaves projetado para suportar múltiplas curvas elípticas, mantendo a compatibilidade com as carteiras determinísticas hierárquicas existentes.

De acordo com o estudo, pesquisadores da AmericanFortress implementaram o sistema em Rust usando a máquina virtual de conhecimento zero RISC Zero. Os benchmarks do protótipo mostraram tempos de geração de prova de aproximadamente 12 a 13 segundos e tempos de verificação de cerca de 9 a 10 milissegundos. O artigo também descreve um modo pós-Dia Q que reduz o tempo de prova para algumas operações.

A pesquisa não foi adotada por nenhuma rede blockchain. Qualquer implantação exigiria a adoção por desenvolvedores, provedores de carteiras, exchanges, mineradores e usuários.

O interesse em criptografia pós-quântica tem crescido à medida que os desenvolvedores de blockchain se preparam para o Dia Q. O Bitcoin apresenta um desafio particular porque o gasto de moedas expõe suas chaves públicas na blockchain. Um computador quântico suficientemente poderoso poderia usar essas chaves públicas para derivar chaves privadas e forjar assinaturas de transação válidas.

O artigo é o mais recente em uma série de esforços na indústria cripto para preparar as redes blockchain para um futuro pós-quântico. No início deste mês, o Project Eleven propôs um mecanismo de recuperação pós-quântica que permitiria aos usuários provar a posse de uma carteira Bitcoin através de sua frase semente, em vez de uma assinatura digital, após o Dia Q.

Em março, a BTQ Technologies lançou a primeira implementação funcional do BIP-360 em uma testnet dedicada "Bitcoin Quantum" para avaliar formatos de transação resistentes a quântica. Em maio, a empresa de análise blockchain Glassnode estimou que cerca de 6,04 milhões de Bitcoin, aproximadamente 30% da oferta em circulação, já têm chaves publicamente expostas, enquanto o Departamento de Comércio dos EUA anunciou mais de US$ 2 bilhões em financiamento para empresas de computação quântica e iniciativas de fabricação.

Na semana passada, grandes empresas, incluindo BlackRock, Coinbase, Strategy, Fidelity Digital Assets, Galaxy e outras, formaram o Bitcoin Security Consortium, comprometendo US$ 15 milhões ao longo de três anos para apoiar a pesquisa de segurança do Bitcoin e a defesa contra ataques quânticos.