Ordinateur quantique, un risque ou une opportunité pour la blockchain

Au cours du 20ème siècle des scientifiques développent ce que l’on appelle la physique quantique et la mécanique quantique. Ces deux principes expliquent certains fondamentaux qui jusqu’alors n’avaient pas d’explication scientifique avec la physique classique. On connaît les théories associées à la mécanique Newtonienne et à l’électromagnétique de Maxwell mais ces théories n’étaient pas en mesure d’expliquer certaines propriétés physiques. Très bien, mais alors en quoi est-il intéressant d’associer l’ordinateur quantique et la cryptomonnaie?

C’est grâce à ces nouvelles théories que l’homme a trouvé la possibilité d’expliquer de manière mathématique le rayonnement électromagnétique, l’effet photo-électrique ou l’existence des raies spectrales par exemple. Alors que certains scientifiques ne sont pas d’accord sur son interprétation, son formalisme mathématique quant à lui est d’une efficacité inégalée jusqu’à aujourd’hui. C’est d’ailleurs grâce à ce principe que nous avons pu élucider le principe de l’atome.

Mais alors qu’est-ce que l’ordinateur quantique? Est-ce que la théorie quantique est une force, une opportunité ou un risque, une faiblesse pour le monde de la blockchain? Les cryptomonnaies doivent-elles se sentir en danger?

Une liste de liens accessibles en bas de page est disponible afin de vous diriger vers nos précédents articles qui traitent des sujets abordés dans cet article. Comme par exemple l’article au sujet du hachage ou notre article au sujet de la blockchain 4.0 afin de découvrir la convergence des technologies et plus particulièrement de l’intelligence artificielle.


Atome, quantique, quantum

Atome

Définition des concepts de base


La physique quantique

La physique quantique s’appuie concrètement sur l’application de la mécanique quantique. C’est la théorie fondamentale des particules de matières qui constitue les objets de l’univers et des champs de forces qui les anime.


La découverte de l’ordinateur quantique

Dès 1979 on imagine un calculateur basé sur le principe de la mécanique quantique, David Deutsch énonce un parallélisme qui assure une résolution beaucoup plus rapide que nos ordinateurs classiques. L’idée était simple : « Plutôt que de penser que la simulation des phénomènes quantiques demande une quantité bien trop importante de puissance aux ordinateurs actuels, alors pourquoi ne pas utiliser la puissance de calcul des phénomènes quantique pour dépasser les limites des ordinateurs actuelles ».

Les premiers ordinateurs quantiques aussi appelés calculateurs quantiques ont été fabriqués dès les années 90. Le frein majeur au développement de ces nouveaux ordinateurs surpuissant se trouve dans l’incohérence et la perte des informations calculées. Mais en 1994 Peter Shor a développé une idée qui aujourd’hui est appelée l’algorithme de Shor. Il s’agit d’un algorithme quantique qui factorise un entier naturel en temps et en espace. Comme la plupart des algorithmes quantiques, il annonce une probabilité haute ou faible d’une solution qui peut être plus précise en répétant l’algorithme.


Algorithme, blockchain, ordinateur quantique

mathématique algorithmique

Le premier processeur quantique a vu le jour en 2009, aux États-Unis. Il est composé de deux qubits, eux-mêmes formés par un milliard d’atomes chacun d’aluminium. Le bit est l’unité de mesure traditionnelle de nos ordinateurs classiques, tandis que le qubit est l’unité de mesure quantique qui représente le bit.

 

L’unité qubit, qu-bit ou qbit

Pour faire simple, un ordinateur classique fonctionne de manière binaire, tout comme son unité de mesure le bit. Le bit classique est binaire et numérique, par convention 0 ou 1. Mais ici le qubit vient bouleverser cette convention en incluant la notion quantique à l’unité classique.

L’unité de mesure quantique superpose plusieurs états, c’est-à-dire que chaque 0 et chaque 1 vont disposer d’un coefficient. Ces coefficients sont des probabilités c’est le principe de l’approche quantique.

Plus simplement, de manière binaire le nouveau né sera un garçon ou une fille, en comparaison au bit qui aura pour résultat 0 ou 1. En comparaison à l’approche quantique cette fois, on superpose des probabilités, 0 étant un garçon qui aura une chance sur deux (50%) d’être grand ou petit. Même réflexion concernant le 1 représentant une fille, elle a une chance sur trois (33%) d’être blonde, brune ou rousse.

Cela nous rapproche d’un état unique, chaque goutte d’eau dans l’océan sera différente

 

L'approche quantique, mathématique, cryptomonnaie

L’approche quantique

Le fonctionnement d’un ordinateur quantique

Pour vulgariser, voici quelques exemples qui aideront à la compréhension et à la comparaison entre un ordinateur classique et un ordinateur quantique.

 

1. Un labyrinthe

À l’intérieur d’un labyrinthe, il existe une multitude de possibilités. L’ordinateur traditionnel lui, de manière binaire tout comme les humains d’ailleurs, va essayer un chemin après l’autre jusqu’à ce qu’il trouve la sortie. Une méthode fastidieuse est longue mais binaire, est-ce la sortie? Réponse simple oui ou non. Si oui alors la sortie a été trouvée, si non alors on essaie un autre chemin.

L’ordinateur quantique quant à lui énumère le nombre de possibilités et explore tous les chemins en même temps et non pas l’un après l’autre. Il ne se pose pas la question de se demander si ce chemin est la sortie mais plutôt, où peut être situé la sortie. Et essaie toutes les solutions en même temps de façon à apporter la réponse suivante : la sortie se trouve au bout de ce chemin.

 

2. Un avis de recherche

Lors de la recherche d’un individu dans une salle de 100 personnes, l’ordinateur classique pose la question suivante : « Mesurez-vous moins d’un mètre cinquante ? » à chaque personne et note chaque résultat. La seconde question est posée de la même manière « Êtes-vous français » individuellement 100 fois. On note la seconde réponse puis on ajoute les résultats pour trouver la ou les personnes qui sont françaises et qui mesurent moins d’un mètre cinquante.

L’ordinateur quantique, réunit les 100 personnes et pose la question suivante : « Êtes-vous français et mesurez-vous moins d’un mètre cinquante ? ». Les personnes concernées vont lever la main et le résultat sera connu beaucoup plus rapidement qu’avec un ordinateur classique.

 

Rapidité quantique, mécanique quantique, blockchain

Rapidité

Le domaine de la recherche à propos de la physique quantique et plus précisément des ordinateurs quantiques est soutenu par de grandes organisations telles que (Google, NASA, IBM, etc.) ainsi que par les gouvernements. Il s’agit d’un enjeu important au niveau de la sécurité des États par exemple. Ce serait la possibilité de réaliser de nombreux calculs de façon combinée, impossible pour un ordinateur classique. L’ouverture et la capacité de déchiffrer des méthodes cryptographiques classiques par exemple.

 

Quels sont les risques associés à cet apprentissage quantique pour le monde de la blockchain ou des cryptomonnaies?

 

Risques

 

1. Le temps

En effet, les risques existent et c’est une réalité. Aujourd’hui, la sécurité est basée sur le fait que nos ordinateurs actuels même rassemblés disposent d’un temps de calcul pour déchiffrer des informations. C’est-à-dire que plus la clé de sécurité est longue, plus le temps de déchiffrage sera long. Cette méthode de sécurisation est basée sur le schéma binaire des ordinateurs actuels. Mais le jour où le système actuel se développe, alors la méthode de sécurisation n’est plus suffisante.

L’ordinateur quantique réalise des calculs très rapide. De ce fait, la méthode de sécurisation actuelle qui prend en compte le temps de calcul des ordinateurs classiques serait de ce fait obsolète. Les systèmes cryptographiques pourraient être mis à mal dans le sens où les algorithmes pourraient réaliser les calculs de déchiffrage très rapidement.

 

2. La cryptographie asymétrique

Le chiffrement RSA fondé par Ronald Rivest, Adi Shamir et Leonard Adleman est un algorithme de cryptographie asymétrique. Très souvent utilisé dans le domaine du commerce électronique ou plus précisément pour échanger des données confidentielles sur Internet. Ce système utilise des nombres premiers très grands. Cela assure la sécurité puisque aujourd’hui aucun ordinateur n’est capable de les déchiffrer. Mais si l’algorithme de Shor qui lui permet la factorisation d’entier et le calcul de manière très rapide alors l’ensemble de ce système ne serait plus sécurisé et serait disponible aux yeux de tous. Puisque la possibilité de déchiffrer dorénavant existe.

Un message crypté provenant d’une clé publique est déchiffrable par une clé privée. L’ordinateur quantique lui serait capable de faire machine arrière c’est-à-dire de partir de la clé privée pour déchiffrer le message. Aujourd’hui c’était simplement impossible dans le sens où la puissance de calcul générée par les ordinateurs actuels mettrait en moyenne 10’000 ans pour déchiffrer quelque chose de ce type. Alors qu’il suffirait seulement quelques secondes pour l’ordinateur quantique.

Dans les faits, les clés privées sont accessibles lors de la présentation d’une transaction au réseau. Il serait possible de « cracker » la clé privée avant l’implémentation de la transaction au sein de la blockchain pour en tirer profit.

 

Cryptographie asymétrique, cryptomonnaie, sécurité, quantique

Cryptographie Asymétrique

Le pays ou l’organisation qui aura accès à ce développement aura un avantage de poids pour déchiffrer les contenus sur Internet. À savoir qu’aujourd’hui, les méthodes de cryptographie ne sont pas seulement utilisées par la blockchain et les cryptomonnaies, mais aussi pour protéger des pages web, des adresses e-mails et beaucoup d’autres types de données.

 

Opportunités

 

1. Les fonctions de hachage

Les fonctions de hachage sont utilisées pour vérifier des fichiers ou des certificats électroniques. La blockchain Bitcoin travaille d’ailleurs avec la fonction SHA-256 pour implémenter les blocs. Ces fonctions ne sont pas remises en cause par les algorithmes quantiques.

 

2. Confidentialité

Si l’ordinateur quantique venait à se confirmer dans les années à venir, cela permettrait une confidentialité totale. Simplement car il est impossible de copier ou cloner un état qubit. Si un nœud (un validateur) cherche à copier une requête quantique, il va bouleverser l’aspect initial de l’état. Il sera donc impossible pour quiconque de connaître l’état initial.

 

Condidentialité, qubit, noeud, validateur, blockchain

Confidentialité

 

Les réserves

Aujourd’hui, l’informatique quantique n’est pas maîtrisée. Nous sommes passés d’un concept dans les années 50 à une réalité grâce au prototypage. La puissance de calcul nécessaire à la réalisation de ces calculs super rapide n’est pas encore disponible. Disons plutôt que le prototype continue d’être amélioré ce qui permet d’affirmer qu’un jour il sera pleinement disponible et terminé. Pour tout le monde ou seulement pour les États? Personne ne peut répondre à l’heure actuelle.

Cela permet d’affirmer qu’aujourd’hui les systèmes blockchain, cryptographiques et cryptomonnaies ne sont pas en danger. Mais peuvent l’être dans le futur.

Ce qui est certain, c’est que les systèmes actuels de cryptographie, « Symétrique » ou « Asymétrique » peuvent évoluer en conséquence. Le développement et l’amélioration de la sécurité associée aux systèmes cryptographiques est possible. C’est d’ailleurs ce qu’on appelle les « Algorithmes cryptographiques Post-Quantiques ». Simplement, le niveau de sécurité devrait être amélioré. En fonction des possibilités disponibles sur le marché pour le commun des mortels.

Plus préoccupant tout de même, si l’informatique quantique vient à se démocratiser librement dans le monde entier. Serait-il toujours pertinent d’envisager la cryptographie?

Auteur de l’article :

Stan – « Chancellor on brink of second bailout for banks »

L’homme solitaire pense seul et crée des nouvelles valeurs pour la communauté

Nos articles similaires

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

Share This