Teknologi Zero-Knowledge adalah Kunci untuk Melindungi Bitcoin dari Serangan Kuantum

Saat para peneliti komputasi kuantum merayakan terobosan setelah terobosan, basis aset Web3 senilai $4 triliun menghadapi bom waktu yang mendesak. Desember lalu, Google mengumumkan bahwa chip kuantum Willow mereka melakukan perhitungan dalam waktu kurang dari lima menit yang seharusnya memakan waktu sepuluh menggunakan super komputer mutakhirseptilion tahun (sekitar 100 triliun kali lebih lama daripada usia alam semesta kita). Penemuan obat, ilmu material, pemodelan keuangan, dan masalah optimasi dari berbagai jenis akan memasuki masa keemasan berkat kuantum. Namun sebagian besar enkripsi modern, yang bergantung pada teka-teki matematika yang secara fungsional tidak mungkin diselesaikan oleh komputer klasik, dapat dipecahkan secara instan oleh kuantum.

Dalam Web3, para penyerang sudah mengumpulkan data blockchain terenkripsi untuk dipecahkan di kemudian hari, ketika teknologi kuantum sudah berkembang. Investasi dalam kripto, pada intinya, adalah investasi dalam integritas kriptografi, yang menjadi ancaman langsung dari komputasi kuantum.

Untungnya, para peneliti telah menunjukkan bahwa kriptografi zero-knowledge (ZK) khusus dapat membantu memproteksi blockchain paling berharga di industri dari ancaman kuantum, sehingga memastikan Web3 dapat meraih manfaat dari teknologi kuantum — mulai dari antibiotik baru hingga rantai pasokan yang sangat teroptimasi — sekaligus melindunginya dari bahaya yang mungkin timbul.

Keunggulan kuantum

Pada 22 Okt, Google menerbitkan hasil yang dapat diverifikasi dalam Alam menunjukkan bahwa chip kuantumnya “berguna dalam mempelajari struktur sistem di alam, mulai dari molekul hingga magnet hingga lubang hitam, [berjalan] 13.000 kali lebih cepat daripada algoritma klasik terbaik pada salah satu superkomputer tercepat di dunia.” Yang menakjubkan dari hasil ini adalah bahwa hasil tersebut tidak didasarkan pada tolok ukur yang dibuat-buat, seperti contoh sebelumnya, melainkan pada masalah terapan dengan manfaat ilmiah langsung.

Meskipun keuntungan kuantum terhadap pengetahuan manusia sangat jelas, hal ini menimbulkan ancaman yang tak terbantahkan terhadap kriptografi secara umum dan khususnya terhadap basis aset digital senilai hampir $4 triliun. Human Rights Foundation menerbitkan sebuah laporan menunjukkan bahwa lebih dari enam juta BTC berada dalam jenis akun awal yang “rentan kuantum,” termasuk 1,1 juta BTC tidak aktif milik Satoshi. Ini kemungkinan akan menjadi korban pertama dari “Hari Q” (hari ketika kuantum menjadi cukup kuat untuk memecahkan enkripsi kunci publik).

Baik Ethereum maupun Bitcoin mengandalkan Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA), yang terkenal sebagai rentan kepada “algoritma Shor,” sebuah algoritma kuantum yang dirancang pada tahun 1990-an untuk menghitung secara cepat faktor prima dari bilangan bulat besar, sebuah masalah yang sebaliknya tidak dapat dipecahkan oleh komputer klasik. Bahkan secara teoretis mungkin bahwa kuantum memiliki Bitcoin yang sudah pecah; kita hanya belum menyadarinya saja.

Namun demikian, banyak peneliti yang meremehkan ancaman tersebut. Jameson Lopp yang dikenal di kalangan cypherpunk diposting di X bahwa “ketakutan dan ketidakpastian tentang komputasi kuantum mungkin jauh lebih besar ancamannya daripada komputasi kuantum itu sendiri.” Dengan kata lain, satu-satunya hal yang harus kita takutkan adalah ketakutan itu sendiri. Namun, tidak peduli siapa yang Anda tanyakan, ancaman kuantum adalah non-nol. Vitalik Buterin memperkirakan peluang komputasi kuantum dapat membobol Ethereum sebesar 20% pada tahun 2030. Dan itu berarti kita harus siap.

Garis waktu sangat penting — sangat signifikan. Panen sekarang, dekripsi nanti, memajukan garis waktu jauh lebih awal. Potensial penyerang (termasuk negara-negara dan kelompok peretas) sedang menimbun data blockchain terenkripsi — dari cadangan dompet hingga data kustodi bursa — untuk dipecahkan ketika kuantum mencapai kematangannya. Setiap transaksi yang disiarkan ke jaringan, setiap kunci publik yang terekspos, menjadi amunisi untuk serangan di masa depan. Jendela untuk mengimplementasikan kriptografi tahan kuantum menyempit setiap kuartal yang berlalu.

Masuki zero-knowledge

Keindahan kriptografi zero-knowledge (ZK) terletak pada keanggunan dan kesederhanaannya. Seorang pembuktian dapat meyakinkan seorang pemeriksa bahwa sesuatu itu benar tanpa mengungkapkan informasi apa pun selain kebenaran itu sendiri. Seiring kematangan teknologi ZK, waktu pembuktian telah turun dari jam menjadi detik, sementara ukuran bukti menyusut dari megabita menjadi kilobita. Biaya komputasi khususnya untuk AI tetap tinggi, membatasi kegunaannya pada lingkungan dengan taruhan tinggi seperti Web3, perbankan tradisional, dan pertahanan.

Zero-knowledge dan quantum

Sekilas, mungkin tidak jelas bagaimana teknologi zero-knowledge dapat melindungi blockchain dari serangan kuantum. Bukti zero-knowledge adalah alat privasi, cara untuk membuktikan sesuatu itu benar tanpa mengungkapkan informasi dasar apapun. Namun, teknik pelestarian privasi yang sama juga dapat dibangun di atas matematika tahan kuantum, mengubah ZK menjadi perisai luas bagi blockchain. Bukti berbasis hash (menggunakan zk-STARKs) dan bukti berbasis kisi, yang dibangun pada masalah-masalah yang bahkan sulit dipecahkan oleh mesin kuantum yang kuat, tidak bergantung pada kurva eliptik yang rentan terhadap kuantum.

Namun, bukti ZK tahan kuantum lebih besar dan lebih berat dibandingkan versi saat ini. Hal ini membuatnya lebih sulit untuk disimpan dan lebih mahal untuk diverifikasi pada blockchain dengan batasan ruang yang ketat. Namun manfaatnya sangat besar: mereka menawarkan jalan untuk melindungi miliaran aset on-chain tanpa membutuhkan perombakan segera yang berisiko pada protokol dasar.

Dengan kata lain, ZK memberikan jalur peningkatan yang fleksibel bagi blockchain. Alih-alih mengganti seluruh sistem tanda tangan mereka secara tiba-tiba, jaringan dapat secara bertahap menambahkan bukti ZK yang aman terhadap kuantum ke transaksi — memungkinkan kriptografi lama dan baru untuk berdampingan selama masa transisi.

Manfaat Kuantum bagi Web3

Komputer saat ini hanya dapat memalsukan keacakan. Mereka menggunakan formula untuk menghasilkan angka “acak”, namun angka-angka tersebut pada akhirnya diproduksi oleh proses yang dapat diprediksi. Itu berarti bagian-bagian dari sistem blockchain — seperti memilih validator mana yang berhak mengusulkan blok berikutnya, atau menentukan pemenang lotere terdesentralisasi — dapat dipengaruhi secara halus demi keuntungan finansial pelaku jahat. Namun, awal tahun ini, para peneliti kuantum mencapai sebuah pencapaian luar biasa: keacakan bersertifikat.

Sistem kuantum memanfaatkan fenomena alami yang tidak dapat diprediksi seperti spin foton atau peluruhan partikel. Ini adalah keacakan sejati yang tidak dapat dipalsukan, sesuatu yang tidak dapat disediakan oleh komputer klasik.

Bagi blockchain, ini adalah hal besar. Ekosistem Web3 membutuhkan beacon randomitas publik yang didukung oleh kuantum untuk menanamkan mekanisme inti yang membuat blockchain berjalan. Dengan kuantum, kita dapat membangun satu yang adil, tidak dapat dirusak, dan tidak mungkin dimanipulasi. Sebuah solusi yang akan mengatasi kelemahan lama dalam lotere terdesentralisasi dan pemilihan validator.

Inilah pertanyaannya. Apakah Web3 akan serius mengenai kriptografi tahan kuantum sebelum komputer kuantum matang? Sejarah menunjukkan bahwa peningkatan lapisan dasar pada protokol blockchain besar dapat memakan waktu bertahun-tahun, sebagian karena kurangnya koordinasi sentral yang melekat pada sistem terdesentralisasi. Namun, industri tidak dapat menunggu hingga kuantum memecahkan ECDSA sebelum mengambil tindakan.

Kita dapat memperdebatkan garis waktu yang tepat, tetapi masa depan kuantum adalah suatu kepastian yang semakin mendekat. ZK dapat melindungi Web3 melalui transisi ini, mengubah ancaman kuantum menjadi peluang kuantum.

Waktunya bertindak adalah sekarang, selagi kita masih bisa.