Thread by @0xExoMonk

[ Thread ] [ Blockchain & Informatique quantique | Introduction ]
0/ Bonjour à tous, j’espère que vous avez passé un agréable week-end. Depuis un moment, je me passionne pour l’informatique quantique, j’ai même pu participé à quelques projets.
#Quantum #Crypto #Security

1/ Je vais donc vous faire quelques threads concernant son application dans la blockchain. Pour ceux qui ne le savent pas l’informatique quantique est une branche de l’info qui se veut non déterministe grâce au phénomène quantique qu’on retrouve au niveau corpusculaire.

2/ En informatique classique, un bit ne peut prendre que deux états. Un 1 ou un 0. On peut communiquer de l’information à l’aide d’une série de ces états passé dans une fibre optique par exemple. Pour éviter qu’un intrus lise ces séquences on les crypte.

3/ En info quantique, on parle de qubit: une représentation spatiale continue et complexe d’un bit. Imaginez vous déplacer sur la surface d’une boule, si vous êtes en haut vous avez plus de chance d’être dans l’état 0 que l’état 1.

4/ Comme expliqué sur le schéma ci-dessus, on a en quelque sorte une superposition de 0 et de 1 sous forme de probabilité. Pour formaliser mathématiquement, on représente l’état du qubit par un vecteur phi avec alpha et beta deux nombres complexes avec comme carrés les probas.

5/ Ces 4 attributs sont très lourds. Car dès qu’on augmente le nombre de qubits ils augmentent de manière exponentielle, pour 4 qubits on se retrouve avec 256 valeurs à stocker. La simulation d’un tel qubit devient compliqué à partir de la dizaine de qubits dans les faits.

6/ Mais pourquoi simuler un tel ordinateur si l’ordinateur quantique existe déjà ? Bah enfaite dans les faits, les qubits sont instables et doivent être maintenus à une température très proche du zéro absolue ainsi que dans le vide pour éviter les interactions avec la matière.

7/ Pour info, la factorisation du nombre à l’aide de l’algorithme de Schor en 3 et 5 a été effectué grace à 7 qubits. Ces qubits sont logiques ou physiques. Les qubits physiques sont le centre des recherches comme les voitures, les matériaux de conceptions font varier les perfs.

8/ De plus, plus on augmente le nombre de qubits plus il y’a de l’interactions entre les qubits et on perds la propriété la plus importante qu’est l’intrication, on parle de “décohérence quantique” car le qubit devient trouble illisible en outre. Mais c’est quoi l’intrication ?

9/ L’intrication c’est lier le destin de deux entités. Pour 2 qubits, les plus connues sont les états de Bell. Imaginez deux pièces, vous les liez de tel sorte que si la première est face l’autre est face aussi. Ainsi lancer l’une des deux pièces permet de fixer l'autre.

10/ C’est cette intrication qui permet avec un seul appel d’une fonction d’avoir le résultat deux entités différents. Pour donner un exemple, avec un cadenas avec 8 chiffres, il suffirait de 8 qubits pour le casser d’un seul appel! (Vazerani)

11/ Pour effectuer un calcul quantique, on passe à travers des portes quantiques ou “quatum gates” qui sont des opérateurs matricielles qui change l’orientation des qubits selon les 3 axes de la sphere. Dans le schéma ci-dessous, on passe un qubit 0 à travers une porte H.

12/ En enchainant les portes, on crée des circuits quantiques dans lesquels transitent les qubits. C’est un peu comme les circuits électriques mais auquel on ajoute des probabilités puis à la fin on mesure pour fixer l’état.

13/ Les algorithmes quantiques aujourd’hui ne sont qu’en réalité des circuits quantiques, et donc la chaine d’information transitent dans ce circuit. Qui se rappelle des circuits électriques et de la logique booléenne ? C’était la base de la révolution de la communication.

14/ Oui mais quel est le rapport avec la blockchain ? Au début je vous ai parlé de communication les bits classiques. La blockchain est faite pour des communications sécurisé au sein d’un réseau et une transaction est une communication. Je vous laisse faire le lien.

15/ Je vous ai parlé des communications à l’aide , quand Eve voudra espionner elle devra mesurer l’état des qubits et donc les fixera nécéssairement ce qui causera la détection de l’intrus. Des communications sécurisés et incassables sont possible par exemple.

16/ Les investissement actuellement s’enchainent. Beaucoup de problèmes peuvent être résolus notamment le fameux problème du voyageur de commerce qui est un problème NP complet. L’intérêt du plan quantique que Macron a lancé est donc bien une bonne chose.

17/ Également aujourd’hui, l’aléatoire n’existe pas, c’est du pseudo aléatoire. On utilise des formules de congruences successives pour générer un pseudo nombre aléatoire ou on utilise des phénomènes markoviens qui sont également déterministes… Voir le démon de laplace.

18/ Donc le non-aléatoire est une faille, c’est sur cette faille que les algorithmes quantiques reposeront pour casser des protocoles. Donc oui, le Zk-Proof qui repose sur du pseudo-random, l’ECDSA du Bitcoin ou le RSA 4096 peuvent etre cassés hypothétiquement.

19/ Cependant, cela nécessiterait plus de 2000 qubits, des dizaines de millions de portes quantiques mais surtout l’algorithme qui le casserait qui n’existe pas encore. On est à ce jour bloqué aux alentours des 100 qubits, et chaque qubit supplémentaire est une prouesse technique

20/ Concernant les circuits quantiques, ils peuvent etre factorisés comme les réseaux de neurones en diminuant les couches on peut obtenir toujours les mêmes performances mais nécessite de la recherche.

21/ En conclusion, les inquiétudes sont donc encore moins légitimes que l’IA qui prendrait le pouvoir dans les années à venir selon Elon. On a donc encore 20-30 ans devant nous avant de commencer à paniquer en réalité.

22/ J'espère que ce thread vous permettra de vous intéresser et de comprendre certaines notions avant le prochain thread sur les technologies émergentes de l’intersection de ces deux domaines. Il est important de comprendre les bases pour que je partage des choses plus techniques

22/ Je vous partage également cette vidéo pour vous permettre de creuser un peu plus pour les anglophones.

23/ Pour vous teaser, un des papiers qui a attiré mon attention est une blockchain hypothétique scalable, privé et résistante aux attaques 51%. A ce jour, aucune blockchain n’est résistance à une attaque 51%.

BONUS: Aujourd’hui toutes les données qui transitent dans le web sont cryptés tout le monde peut les voir pas les décrypter dans 50 ans. Il se peut qu’on puisse les décrypter avec des algorithmes qui réduiront en miette le https. Donc évitez d’utiliser les mêmes mots de passe ;)

J'espère que ce thread vous aura permis de vous intéresser au sujet. Si vous avez une quelconque question, n'hésitez pas je suis assez calé sur le sujet. :)