Des mystères de l’informatique quantique qui font trembler le Bitcoin et les cryptos !

Cette semaine, Google a publié un document décrivant comment un ordinateur quantique pourrait théoriquement dériver une clé privée Bitcoin en seulement 9 minutes, ce qui aurait des conséquences sur Ethereum, d’autres cryptomonnaies, la banque privée, et potentiellement bien plus encore.

Il est fréquent de confondre l’informatique quantique avec une version accélérée des ordinateurs classiques. Cependant, il s’agit d’une machine fondamentalement différente, intervenant à un niveau atomique.

Un ordinateur quantique débute avec un très petit circuit métallique extrêmement froid, où les particules adoptent des comportements inédits, bouleversant ainsi les règles que nous pensons connaître sur la physique.

Comprendre ces principes physiques est essentiel pour appréhender la menace quantique.

Fonctionnement des ordinateurs quantiques et classiques

Les ordinateurs traditionnels stockent l’information sous forme de bits, qui sont soit un 0 soit un 1. Chaque bit est comme un petit interrupteur, un transistor sur une puce qui laisse passer le courant (1) ou non (0).

Chaque transaction Bitcoin, chaque photo ou mot tapé s’exprime dans des motifs formés par ces interrupteurs. Rien de mystérieux ici : un bit est un objet physique dans l’un des deux états définis.

Toutes les calculs consistent à manipuler ces 0 et 1 très rapidement. Un processeur moderne peut effectuer des milliards de ces opérations par seconde, mais il le fait de manière séquentielle.

Les ordinateurs quantiques, quant à eux, utilisent des « qubits ». Un qubit peut être 0, 1, ou même les deux à la fois.

Cela est possible car un qubit est un objet physique distinct. La version couramment utilisée par Google est un petit circuit métallique supraconducteur, refroidi à environ 0,015 degré au-dessus du zéro absolu, plus froid que l’espace extérieur.

À cette température, le courant électrique traverse le circuit sans aucune résistance, ce qu’on appelle un état quantique.

Dans ce circuit supraconducteur, le courant peut circuler dans le sens des aiguilles d’une montre (0) ou dans le sens inverse (1). Mais à l’échelle quantique, le courant ne doit pas choisir une seule direction, il circule dans les deux en même temps.

Une physique déconcertante

Tout le monde suit jusqu’ici ? Bien, car c’est ici que les choses deviennent vraiment étranges. La physique sous-jacente n’est pas forcément intuitive.

Ce que nous vivons au quotidien obéit à la physique classique, qui postule que les objets sont à un seul endroit à la fois. Toutefois, les particules ne se comportent pas de cette façon à l’échelle subatomique.

Un électron n’a pas de position définie tant que l’on ne l’observe pas. De même, un photon n’a pas de polarisation jusqu’à ce qu’on le mesure. Le courant dans un circuit supraconducteur ne circule pas dans une direction définie, à moins que nous ne l’y contraignions.

Nous ne faisons pas l’expérience de cela dans notre vie quotidienne à cause de la décohérence. Lorsqu’un système quantique interagit avec son environnement, les molécules d’air, la chaleur, les vibrations et la lumière entachent cet état quantique.

C’est pourquoi les ordinateurs quantiques sont si compliqués à concevoir. Les ingénieurs créent des environnements physiques où les lois de la physique qui obstruent ces comportements sont neutralisées juste assez longtemps pour réaliser des calculs.

Les machines de Google fonctionnent dans des réfrigérateurs à dilution de la taille de grandes salles, plus froids que tout ce que l’on trouve normalement dans l’univers naturel, entourés de couches de protection contre les bruits électromagnétiques, les vibrations et le rayonnement thermique.

Et même dans ces conditions, les qubits restent fragiles. Ils perdent leur état quantique en permanence, ce qui rend la « correction d’erreurs » primordiale dans toutes les discussions sur l’évolutivité.

Ainsi, l’informatique quantique ne représente pas une version rapide de l’informatique classique, mais exploite un ensemble de lois physiques qui ne s’appliquent qu’à des échelles très petites, des températures très basses et sur des périodes de temps très courtes.

Une menace considérable pour la cryptographie

C’est cette physique fascinante qui rend le sujet de l’encryption si alarmant.

La cryptographie protégeant Bitcoin repose sur l’hypothèse qu’il faudrait plus de temps que l’âge de l’univers pour essayer chaque clé possible.

Cependant, un ordinateur quantique n’essaie pas chaque clé. Il explore toutes simultanément et utilise l’interférence pour faire ressortir la bonne.

Cette asymétrie prouve que le propriétaire détient ses Bitcoins. En effet, passer d’une clé privée à une clé publique prend quelques millisecondes, tandis que l’inverse peut nécessiter un million d’années pour un ordinateur classique.

Un ordinateur quantique utilisant l’algorithme de Shor peut traverser cette porte dans l’autre sens, et le document de Google a démontré qu’il pouvait le faire avec moins de ressources que prévu, et dans un délai qui menace même les confirmations de blocs de Bitcoin.

Ce qui suscite de vraies inquiétudes concernant les attaques potentielles des ordinateurs quantiques sur la cryptographie de la blockchain.