Estudo da IonQ estima que computador quântico poderia quebrar assinaturas do Bitcoin em 26 dias
Um estudo técnico da IonQ apresenta um dos projetos mais detalhados já elaborados para explorar, no futuro, a vulnerabilidade de assinaturas digitais baseadas em curvas elípticas de 256 bits. Segundo os cálculos da empresa, um computador quântico tolerante a falhas poderia recuperar uma chave privada associada ao algoritmo secp256k1, utilizado pelo Bitcoin, em aproximadamente 25,7 dias.
O documento, publicado em 8 de setembro, tem cerca de 70 páginas e descreve não apenas a possibilidade matemática do ataque, mas também os requisitos de hardware, software e correção de erros necessários para transformar o conceito em uma operação executável. Apesar do impacto da estimativa, o trabalho não representa uma quebra atual da rede Bitcoin. A IonQ não realizou o ataque em um computador quântico funcional.
A análise calcula que seriam necessários 19.397 qubits físicos para executar o processo com correção de erros. Dentro dessa estrutura, o projeto prevê 1.457 qubits lógicos e aproximadamente 39 milhões de portas Toffoli, componentes fundamentais para a execução do algoritmo quântico. Como os qubits físicos são instáveis e sujeitos a falhas, milhares deles precisam ser combinados para formar qubits lógicos confiáveis.
Como o algoritmo de Shor ameaça a criptografia
A rota teórica para esse tipo de ataque é o algoritmo de Shor, desenvolvido para resolver com eficiência problemas matemáticos considerados difíceis para computadores tradicionais. Entre eles estão a fatoração de grandes números e o cálculo de logaritmos discretos, fundamentos presentes em diversos sistemas de criptografia de chave pública.
No caso do Bitcoin, o risco está relacionado ao uso da curva elíptica secp256k1 para gerar assinaturas digitais. A criptografia permite que qualquer pessoa valide uma transação, mas somente o proprietário da chave privada consiga autorizá-la. Um computador quântico suficientemente avançado poderia, em determinadas condições, calcular a chave privada a partir da chave pública exposta.
Isso não significa que todas as moedas armazenadas na rede estejam imediatamente vulneráveis. O risco depende, entre outros fatores, de a chave pública ter sido revelada e do tempo necessário para executar o ataque antes que os fundos sejam movimentados. Endereços que nunca reutilizaram uma chave podem oferecer uma camada adicional de proteção, embora essa não seja uma solução definitiva para o avanço da computação quântica.
Da teoria ao projeto de engenharia
A principal característica do estudo da IonQ é a tentativa de detalhar toda a cadeia operacional necessária para o ataque. Em vez de apresentar apenas uma estimativa abstrata de qubits, os pesquisadores mapearam o algoritmo até operações compatíveis com uma arquitetura de hardware específica.
O projeto utiliza a arquitetura denominada Walking Cat, baseada em computação com íons aprisionados. Essa abordagem busca manter os qubits em estados controlados durante os cálculos, enquanto técnicas de correção de erros reduzem o impacto de imperfeições físicas.
Chris Ballance, presidente de computação quântica da IonQ, afirmou que os pesquisadores compilaram o processo até chegar às primitivas de correção de erros que sustentariam a execução. John Gamble, vice-presidente de arquitetura da companhia, classificou o resultado como um roteiro de engenharia, e não como uma simples projeção teórica.
Martin Roetteler, vice-presidente de pesquisa e desenvolvimento de aplicações quânticas, atribuiu a redução dos recursos necessários a melhorias em diversas camadas do sistema. Entre elas estão a otimização do algoritmo, o compilador, a arquitetura do computador e os mecanismos de correção de erros.
O que ainda impede um ataque ao Bitcoin
Embora a estimativa de 25,7 dias seja significativa, existe uma distância considerável entre o projeto e a construção da máquina necessária. Computadores quânticos atuais ainda apresentam limitações de escala, estabilidade e correção de erros. A maioria dos dispositivos disponíveis opera com qubits físicos que não são suficientemente confiáveis para sustentar cálculos longos e complexos.
O desafio também envolve a criação de qubits lógicos robustos. Um qubit lógico é formado pela combinação de diversos qubits físicos, permitindo detectar e corrigir erros durante o processamento. Quanto maior a taxa de falhas do hardware, maior tende a ser a quantidade de qubits físicos exigida.
Além disso, os 19.397 qubits calculados no estudo representam uma configuração específica, baseada em determinadas escolhas arquiteturais e técnicas de otimização. Mudanças no hardware, no código de correção ou no próprio método de execução podem alterar substancialmente esse número.
A IonQ prevê alcançar um sistema tolerante a falhas com 10 mil qubits físicos em 2027. A empresa também projeta novos avanços em hardware e fabricação para 2028. Ainda assim, atingir determinado número de qubits não garante automaticamente a capacidade de executar o ataque: qualidade, conectividade, tempo de coerência e taxa de erro são igualmente importantes.
Como a rede Bitcoin poderia se preparar
A ameaça quântica é tratada como um problema de longo prazo, mas a preparação pode começar muito antes da existência de uma máquina capaz de explorá-la. Redes de criptomoedas podem adotar novos esquemas de assinatura resistentes a computadores quânticos, desde que haja consenso para modificar seus protocolos.
Uma eventual atualização teria de considerar compatibilidade, desempenho, tamanho das transações e segurança dos fundos antigos. A migração também precisaria ser cuidadosamente planejada, pois usuários que não transferissem seus ativos para um formato protegido poderiam continuar expostos.
O uso de endereços diferentes para cada transação e a não reutilização de chaves públicas são práticas recomendadas para reduzir a exposição atual. No entanto, elas não eliminam o risco futuro, especialmente quando a chave pública é divulgada no momento de uma movimentação.
A discussão também afeta empresas que custodiam criptoativos, corretoras e instituições financeiras. Esses setores precisam acompanhar a evolução dos padrões pós-quânticos, revisar seus sistemas de armazenamento de chaves e elaborar planos de migração que possam ser ativados antes de uma ameaça prática.
Impactos além das criptomoedas
O mesmo método utilizado pela IonQ para decompor o ataque em etapas de hardware e software pode ser aplicado a outras áreas. A empresa afirma que sua abordagem full-stack também pode apoiar pesquisas em química, ciência dos materiais, serviços financeiros, otimização e segurança nacional.
A publicação do estudo reforça uma mudança no debate sobre computação quântica. A preocupação deixa de ser apenas saber se um algoritmo pode funcionar em teoria e passa a envolver a quantidade de componentes, o tempo de execução e a arquitetura necessária para colocá-lo em prática.
A IonQ também informou que nenhum ativo digital ou plataforma de criptomoedas foi atacado durante a pesquisa. O trabalho deve ser interpretado como um roteiro de engenharia e um alerta para a necessidade de planejamento, não como evidência de que o Bitcoin possa ser quebrado atualmente.
Para os usuários, a recomendação mais importante continua sendo proteger as chaves privadas, evitar a reutilização de endereços e acompanhar possíveis atualizações de segurança do protocolo. Para desenvolvedores e empresas, o estudo serve como lembrete de que a transição para criptografia resistente à computação quântica pode exigir anos de testes, padronização e migração gradual.