Peneliti Yayasan Ethereum: Hari Kuantum Semakin Dekat, Berencana Menyelesaikan Migrasi Anti-Kuantum Pada Tahun 2029

Artikel oleh: Justin Drake, Peneliti di Ethereum Foundation

Diterjemahkan oleh: Chopper, Foreisght News

Tanggal 31 Maret, tim kecerdasan buatan kuantum Google mengumumkan pencapaian tonggak sejarah terkait algoritma kriptografi kurva elips Shor. Dari segi teknologi, makalah ini merupakan terobosan besar: dibandingkan solusi terbaik sebelumnya, efisiensi algoritma meningkat 10 kali lipat. Tim memilih untuk mengoptimalkan perhitungan menggunakan kurva elips secp256k1 yang menjadi dasar tanda tangan Bitcoin dan Ethereum, yang merupakan demonstrasi teknologi sekaligus memberi peringatan keras kepada industri blockchain.

Namun, bagian paling menarik dari makalah ini bukan dari segi teknologi, melainkan dari aspek aturan industri. Tim peneliti tidak mengikuti prosedur publikasi makalah akademik biasa, detail utama optimisasi dirahasiakan sepenuhnya, hanya dibuktikan dengan zero-knowledge proof (ZK) bahwa solusi optimisasi benar-benar valid tanpa mengungkapkan detail teknis apapun. Blog terkait Google menyebutkan bahwa selama proyek berlangsung, mereka berkoordinasi dengan lembaga pemerintah AS. Menggunakan zero-knowledge proof untuk mengendalikan konten akademik ini merupakan yang pertama dalam sejarah akademik global.

Sebagai salah satu penulis makalah ini, saya mengalami langsung latar belakang dan konsekuensi dari pembatasan konten ini. Jujur saja, banyak detail dalam kejadian ini sulit saya terima. Saya selalu percaya bahwa publik berhak mengetahui informasi terkait, tetapi karena kondisi objektif, saya tidak bisa mengungkapkan rahasia internal. Namun satu hal yang harus saya tegaskan, tim Google bekerja secara profesional dan ketat sepanjang waktu, patut dipuji dan dihargai.

Pengendalian informasi yang berlebihan seringkali justru berbalik arah, seperti yang sedang terjadi dengan "Efek Streisand" (semakin disembunyikan, semakin banyak perhatian yang tertarik): algoritma optimisasi inti yang dijaga ketat oleh Google telah berhasil direplikasi oleh peneliti dari Prancis. Lebih mengejutkan lagi, sebuah tantangan open-source kolaboratif untuk memecahkan algoritma Shor secara massal resmi diluncurkan, dan situs resmi ecdsa.fail hanya dalam beberapa jam telah memecahkan rekor dunia untuk optimisasi algoritma Shor.

Algoritma direplikasi secara independen, kompetisi open-source di mana-mana

Hanya dua bulan setelah makalah Google dirilis, ahli bidang kuantum dari Prancis, André Schrottenloher, memimpin pemecahan logika optimisasi inti ini, dengan makalah berjudul "Optimized Point Addition Circuits for Elliptic Curve Discrete Logarithms" yang resmi dipublikasikan hari ini di situs preprint arXiv. Selamat kepada André, yang berhasil menonjol di antara para ilmuwan top yang meneliti topik ini. Sama hari ini, pakar optimisasi algoritma Shor Craig Gidney mengungkapkan bahwa, karena permintaan pengendalian, ia telah memegang solusi ini selama setahun penuh tetapi tidak dapat mempublikasikannya.

Meskipun penelitian André meniru kerangka utama, ia tidak mampu mencakup semua detail optimisasi kecil yang dikembangkan Google dan iterasi berikutnya, sehingga algoritma Shor masih memiliki banyak potensi pengembangan. Inilah juga tujuan dari tantangan ecdsa.fail. Program verifikasi yang digunakan untuk zero-knowledge proof diulang dua kali, secara otomatis menyaring solusi optimisasi yang efektif. Saat ini, pengembang global terus mengirimkan perbaikan detail, menggunakan produk dari jumlah qubit logika dan produk jumlah qubit Tofoli sebagai standar pengukuran, dan seluruh rangkaian sirkuit ini mencapai peningkatan efisiensi sebesar 8,4% dibandingkan versi Google.

Partisipasi dalam tren ini jauh melampaui ekspektasi industri, tidak hanya para ilmuwan top. Dalam beberapa minggu terakhir, banyak amatir terinspirasi, meniru ide penelitian mandiri yang diusulkan oleh Karpathy (ilmuwan AI terkenal dan anggota pendiri OpenAI), menggunakan kecerdasan buatan untuk mengiterasi dan mengoptimalkan algoritma Shor. Yang menarik, program verifikasi yang awalnya dibuat untuk ZK proof ternyata bisa berfungsi sebagai standar penilaian hadiah dalam iterasi AI ini. Model penelitian baru ini sangat rendah hambatannya, bahkan seorang remaja non-profesional pun mampu menghasilkan solusi optimisasi berkualitas tinggi.

Teknologi kuantum atom netral masuk ke arena, prediksi industri bahwa sebelum 2032 akan datang "Hari Kuantum" (Q-Day)

Kisah ini tidak berhenti di Google saja. Pada hari yang sama, perusahaan startup privasi Oratomic merilis makalah terkait algoritma Shor yang dikembangkan sendiri, dan langsung menduduki peringkat teratas di situs penilaian akademik scirate.com.

Kesimpulan yang diajukan Oratomic sangat mengejutkan: berdasarkan optimisasi logika Google, ditambah dengan arsitektur fisika atom netral yang dikembangkan sendiri, hanya dengan 10.000 qubit fisik, algoritma Shor dapat dijalankan untuk memecahkan kriptografi secp256k1. Angka ini sangat rendah dan mengubah persepsi industri secara fundamental.

Saat pertama kali membaca makalah Oratomic, saya sama sekali tidak tahu tentang teknologi atom netral, tetapi karena penasaran, saya menghabiskan ratusan jam untuk mendalami riset ini, menonton video edukasi di internet dan wawancara dengan beberapa pakar industri. Kesimpulannya: teknologi kuantum atom netral benar-benar feasible dan berpotensi direalisasikan, terbukti dari pendirian laboratorium kuantum atom netral baru-baru ini oleh Google, yang sebelumnya hanya fokus pada jalur kuantum superkonduktor. Jika Anda memperhatikan hari penting pemecahan kriptografi kuantum, Q-Day, maka jalur atom netral ini tidak boleh diabaikan.

Yang menarik, kedua makalah penting dari Google dan Oratomic ini sama-sama menghindari menyebutkan pengaruh hasil riset terhadap Q-Day secara langsung, tidak ada prediksi waktu tertentu. Namun, inti dari analisis password white-hat adalah menilai siklus pemecahan kriptografi kuantum dan membantu industri melakukan perencanaan dini, sehingga keheningan ini terasa sangat aneh.

Berdasarkan pemikiran Scott Aaronson yang dipublikasikan 29 April, serta menggabungkan informasi publik dan intelijen rahasia yang belum diungkapkan, saya memperkirakan: kemungkinan Q-Day akan terjadi sebelum 2032 adalah 50%, dan kemungkinan terjadi sebelum 2030 adalah 10%.

Sebaliknya, menurut pernyataan resmi AS, lembaga seperti NSA dan NIST menargetkan tahun 2035 sebagai waktu di mana sistem kriptografi rentan kuantum harus dihentikan penggunaannya. Namun, prediksi ini sangat tidak realistis karena jauh dari perkembangan teknologi saat ini, dan kemungkinan besar NIST akan terpaksa mempercepat batas waktu tersebut secara signifikan.

Migrasi pasca-quantum: Ethereum berencana selesai tahun 2029

Meski harus waspada terhadap risiko kuantum, tidak perlu panik. Penerapan sistem kriptografi pasca-quantum yang terburu-buru dan belum matang justru bisa menimbulkan celah keamanan. Menurut saya, tahun 2029 adalah periode migrasi yang aman dan stabil, sekitar tiga setengah tahun dari sekarang, dan Google, penyedia layanan cloud Cloudflare, serta Ethereum Foundation semuanya memilih waktu yang sama.

Saat ini, sebagian besar pekerjaan saya adalah mendukung proyek peningkatan ringan Ethereum, mendorong transisi seluruh jaringan Ethereum ke sistem kriptografi pasca-quantum secara lancar. Perubahan ini sangat kompleks: seluruh lapisan konsensus BLS, lapisan data KZG, dan lapisan eksekusi ECDSA harus diganti semuanya. Rencana peningkatan ini didasarkan pada sistem hash kriptografi, dan memiliki kelayakan yang cukup.

Di dalam Ethereum Foundation, kami mengembangkan sebuah alat bernama leanVM, yang didukung oleh SNARK berbasis hash. Berkat kerja luar biasa Emile, Thomas, dan lainnya, performanya sangat terjamin. Dari segi keamanan, leanVM adalah sebuah mahakarya: sebuah zkVM minimalis yang dirancang untuk verifikasi formal end-to-end dan keamanan tertinggi. Ingin berkontribusi? Saat ini ada dua program dengan dana 1 juta dolar. Pertama, Proximity Prize, untuk memecahkan sebuah teorema matematika jangka panjang dalam teori pengkodean, dan meningkatkan SNARK berbasis hash, yang akan mendapatkan hadiah satu juta dolar. Kedua, Poseidon Initiative, yang menawarkan hadiah 1 juta dolar untuk memecahkan Poseidon (fungsi hash yang ramah terhadap SNARK).