Waarom is Quantumcomputing een Risico voor de Cryptowereld?

Terwijl cryptocurrencies zoals Bitcoin en Ethereum de financiële wereld blijven veranderen, komt er een nieuwe technologie op die hun fundament kan bedreigen: quantumcomputing. Quantumcomputers staan nog in de kinderschoenen, maar ze hebben het potentieel om de manier waarop we digitale valuta beveiligen volledig overhoop te gooien.

Als u zich ooit hebt afgevraagd hoe quantumcomputing crypto kan beïnvloeden, bent u niet de enige. Deze gids legt uit hoe groot het risico is, hoe dichtbij het werkelijk is en wat de sector er nu al aan doet.

Wat is quantumcomputing precies?

Om te begrijpen hoe quantumcomputing crypto kan beïnvloeden, moeten we eerst weten wat het is. Gewone computers, het soort dat we dagelijks gebruiken, verwerken data in bits die ofwel 0 ofwel 1 zijn. Quantumcomputers gebruiken quantumbits, of qubits, die dankzij superpositie meerdere toestanden tegelijk kunnen aannemen. Daardoor zijn quantumcomputers buitengewoon krachtig in het oplossen van bepaalde complexe problemen, vooral problemen waar klassieke computers miljoenen jaren over zouden doen.

Een gewone computer heeft bijvoorbeeld erg lang nodig om een groot getal in zijn factoren te ontbinden. Quantumcomputers daarentegen kunnen zulke grote getallen veel sneller aanpakken met algoritmen zoals Shor’s algoritme. Waarom is dat belangrijk? Omdat veel van de versleutelingsmethoden die cryptocurrencies vandaag beveiligen, leunen op wiskundige problemen die voor klassieke computers extreem lastig zijn, maar voor een krachtige quantumcomputer veel eenvoudiger.

Hoe quantumcomputers cryptocurrencies kunnen bedreigen

Cryptocurrencies leunen op complexe cryptografische methoden om transacties en wallets te beschermen. Die methoden zijn met traditionele computers moeilijk te kraken, maar een krachtige quantumcomputer kan ze ondermijnen. Zo gaat dat:

• Publieke-sleutelversleuteling breken: Wanneer u een transactie doet, ondertekent uw private key deze en verifieert uw public key deze. Het systeem gaat ervan uit dat niemand de private key uit de publieke key kan afleiden. Shor’s algoritme verandert dat, door de grote getallen achter schema’s als RSA en ECDSA snel genoeg te ontbinden om een private key bloot te leggen vanuit een zichtbare public key, waarmee een aanvaller een wallet zou kunnen leegtrekken.
• Digitale handtekeningen vervalsen: Elke blockchain bevestigt transacties met cryptografische handtekeningen die met een private key worden gemaakt. Een quantumcomputer zou die handtekeningen kunnen vervalsen, transacties faken of het grootboek herschrijven en zo het vertrouwen ondermijnen waar het netwerk op draait.
• Harvest now, decrypt later: Zelfs voordat quantumcomputers krachtig genoeg zijn, kunnen aanvallers vandaag versleutelde data opslaan en die ontsleutelen zodra de hardware sterk genoeg is. Transactiedata die nu wordt onderschept, kan jaren later worden ontgrendeld en de bijbehorende fondsen kunnen worden gestolen.

Niet elk onderdeel van crypto is even kwetsbaar. De onderstaande tabel laat zien welke bouwstenen het meeste risico lopen en hoe de sector elk daarvan wil verdedigen:

Huidige quantumkracht vs. crypto

Hoe dichtbij zijn we dan bij quantumcomputers die de versleuteling van crypto echt kunnen kraken? Zo ver is de technologie nog niet. De grootste machines van vandaag zijn de 1.000 fysieke qubits gepasseerd (IBM’s Condor-chip bereikte in 2023 1.121 qubits), maar die qubits zijn ruisgevoelig en foutgevoelig. Wat telt voor het breken van crypto is het aantal stabiele, foutgecorrigeerde logische qubits, en op dat punt liggen onderzoekers nog ver achter.

Om de versleuteling van crypto te breken zou een machine waarschijnlijk duizenden stabiele logische qubits nodig hebben, wat op zijn beurt miljoenen fysieke qubits kan vereisen. De meeste onderzoekers schatten dat dit nog 5 tot 15 jaar weg is. Dat betekent niet dat we achterover kunnen leunen: de vooruitgang gaat snel, en eind 2024 liet Google’s Willow-chip zien dat foutpercentages kunnen dalen naarmate er meer qubits worden toegevoegd, een mijlpaal die suggereert dat de tijdlijn korter kan worden.

Wat staat er op het spel?

Laten we naar enkele specifieke gevallen kijken om te begrijpen wat er op het spel staat. Bitcoin gebruikt bijvoorbeeld het Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) voor transactieverificatie. De kracht van dit schema berust erop dat het elliptic curve discrete logarithm problem (ECDLP) rekenkundig zwaar is. Maar quantumcomputers, die bepaalde berekeningen exponentieel sneller kunnen uitvoeren, zouden dit probleem in theorie snel kunnen oplossen.

Hier is een snel overzicht van wat een krachtige quantumcomputer mogelijk zou kunnen doen:

• Bitcoin’s ECDSA breken: De beveiliging van Bitcoin leunt momenteel op een 256-bits sleutel. Als een quantumcomputer Shor’s algoritme kan draaien, kan dat de beveiliging van die 256-bits sleutel terugbrengen tot ongeveer 128 bits, wat nog steeds stevig is maar met genoeg rekenkracht niet langer onbereikbaar.
• Blootgestelde Bitcoin-adressen: Oudere Bitcoin-adressen (zoals Pay-to-PubKey, of P2PK) onthullen de public key rechtstreeks. Dat maakt ze bijzonder kwetsbaar, want een quantumcomputer zou met Shor’s algoritme de private key kunnen vinden en de coins kunnen stelen. Schattingen suggereren dat ongeveer 2 miljoen Bitcoins, tegen de huidige koersen honderden miljarden dollars waard, blootgesteld zouden kunnen worden als er nu al een krachtige quantumcomputer bestond.

Wat wordt er gedaan om crypto te beschermen?

Het goede nieuws is dat de cryptowereld niet stilzit. Ontwikkelaars en onderzoekers bereiden zich op verschillende manieren voor op de dag dat quantumcomputers de huidige versleuteling kunnen breken:

• Post-quantumcryptografie (PQC): Het doel is om de huidige versleuteling te vervangen door quantumbestendige algoritmen. In augustus 2024 finaliseerde het National Institute of Standards and Technology (NIST) zijn eerste post-quantumstandaarden (ML-KEM, ML-DSA en SLH-DSA), waarmee ontwikkelaars beproefde, lattice-gebaseerde en hash-gebaseerde schema’s kunnen overnemen.
• Hybride systemen: Sommige projecten combineren traditionele cryptografie met quantumbestendige algoritmen, wat een soepelere overgang naar een quantumveilige toekomst mogelijk maakt zonder de huidige gebruikers te storen.
• Quantumveilige adressen: Netwerken zoals Bitcoin werken hun wallet-formaten bij om quantumdreigingen te weerstaan. Adressen die de public key verbergen (zoals Pay-to-PubKeyHash, of P2PKH) zijn veiliger dan oudere adressen die de public key rechtstreeks blootleggen.
• Quantum key distribution (QKD): Dit gebruikt de principes van de quantummechanica om sleutels uit te wisselen op een manier die veilig is tegen afluisteren. Het staat nog in de kinderschoenen, maar QKD zou uiteindelijk vrijwel onbreekbare versleutelingskanalen kunnen creëren.

De toekomst van crypto in een quantumwereld

Het is duidelijk dat quantumcomputing op de lange termijn een serieuze bedreiging vormt voor cryptocurrencies, maar het is niet allemaal kommer en kwel. Naarmate de quantumtechnologie zich ontwikkelt, evolueert de cryptowereld mee om voorop te blijven lopen. Er is nog tijd om je voor te bereiden, en het is belangrijk dat zowel ontwikkelaars als gebruikers zich bewust blijven van de risico’s.

Uiteindelijk is quantumcomputing een herinnering aan hoe belangrijk beveiliging is in het digitale tijdperk. Cryptocurrencies leunen op complexe cryptografie om hun netwerken veilig te houden, en naarmate quantumcomputers beter worden in het oplossen van deze problemen, zullen er nieuwe verdedigingen worden ontwikkeld.

Als gebruikers en investeerders is de sleutel om geïnformeerd te blijven en klaar te zijn om mee te bewegen zodra quantumveilige oplossingen beschikbaar komen. De weg naar een quantumveilige cryptowereld kan lang zijn, maar het is er een die de moeite waard is.