Computação quântica vai quebrar o bitcoin

A possibilidade de computadores quânticos quebrarem o Bitcoin é um tema bastante discutido e, embora não seja uma ameaça imediata, ela é teoricamente possível no futuro. Vamos dividir a resposta em partes para entender melhor.

Como o Bitcoin é protegido atualmente?

O Bitcoin depende principalmente de dois mecanismos criptográficos:

1. SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit)
   Usado na mineração (prova de trabalho).
2. ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)
   Usado para gerar e verificar assinaturas digitais nas transações. Esse é o ponto mais vulnerável em um cenário de computação quântica.

O que computadores quânticos podem fazer?

Computadores quânticos utilizam propriedades da mecânica quântica para resolver certos problemas muito mais rápido do que computadores clássicos. Os principais algoritmos relevantes aqui são:

• Shor’s Algorithm: resolve problemas de fatoração e logaritmo discreto exponencialmente mais rápido do que algoritmos clássicos.
  Ele pode quebrar o ECDSA, permitindo que um atacante recupere a chave privada de uma chave pública conhecida.

• Grover’s Algorithm: acelera a busca em funções hash, mas apenas quadraticamente.
   Isso impacta ligeiramente a segurança do SHA-256, mas não o suficiente para ser uma ameaça real no curto prazo.

Em que ponto o Bitcoin estaria em risco?

• Se um computador quântico grande o suficiente (com milhões de qubits estáveis) for construído, ele poderia quebrar o ECDSA.

• Isso não quebraria o Bitcoin inteiro, mas poderia permitir o roubo de bitcoins de endereços onde a chave pública já foi revelada (ex.: após uma transação).

Existem defesas possíveis?

Sim, e a comunidade já discute soluções de longo prazo:

1. Transição para algoritmos quânticos-seguros (pós-quânticos), como:
• Lattice-based cryptography
• Hash-based signatures (ex.: Lamport, XMSS)
2. Melhores práticas para usuários:
• Nunca reutilizar endereços (não expor chave pública antes de gastar os bitcoins).
3. Soft forks ou hard forks no protocolo do Bitcoin para adotar criptografia resistente à computação quântica no futuro.

Quando isso pode acontecer?

Estudos indicam que seria necessário um computador quântico com milhões de qubits corrigidos por erro para quebrar o ECDSA do Bitcoin.

Atualmente (2025), os computadores quânticos ainda estão em estágio experimental, com poucas centenas de qubits e muitos erros.

Estimativas otimistas falam em 10 a 30 anos para um computador quântico capaz de ameaçar seriamente o Bitcoin, se o progresso continuar nesse ritmo.

Sim, computadores quânticos podem teoricamente quebrar o Bitcoin, mas:

• Ainda não há computadores quânticos poderosos o suficiente para isso.
• Há tempo para adaptar o protocolo e implementar criptografia resistente a quântica.
• A comunidade já está ciente e discute ativamente soluções.

Vou dar um exemplo simplificado de como um computador quântico poderia ameaçar a segurança do Bitcoin usando o Algoritmo de Shor, especificamente focando na quebra do ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm):

Contexto: como o Bitcoin usa ECDSA?

Cada carteira de Bitcoin possui:

• Chave privada: usada para assinar transações.
• Chave pública: derivada da chave privada, usada para verificar a assinatura.

No Bitcoin, a chave pública não é sempre exposta. Ela só se torna pública depois que você faz uma transação de saída. Antes disso, ela está "oculta" dentro do hash.

Onde está o problema com computadores quânticos?

O ECDSA baseia-se no problema do logaritmo elíptico discreto, considerado difícil para computadores clássicos.

Mas o Algoritmo de Shor, rodando em um computador quântico grande o suficiente, pode resolvê-lo de forma eficiente.

Resultado:

Se um atacante conseguir acessar a chave pública de uma carteira Bitcoin (por exemplo, logo após uma transação), ele pode:

1. Usar o Algoritmo de Shor para descobrir a chave privada.
2. Criar uma nova transação fraudulenta.
3. Roubar os bitcoins do endereço antes do proprietário legítimo transferi-los.

Exemplo hipotético

Suponha: Alisson tem um endereço com chave pública conhecida:

Chave pública: 0x0479be667ef9dcbbac55a06295ce870b07029bfcdb2dce28d9...

Ele fez uma transação, revelando essa chave.

Um computador quântico com qubits suficientes executa o Shor's Algorithm e descobre a chave privada: Chave privada descoberta: 0xA2F8C3...

O atacante usa essa chave privada para forjar uma assinatura e gastar os bitcoins de Alisson.

O que poderia evitar esse ataque?

Usar endereços descartáveis (nunca reutilizar endereços).

Mudar o protocolo do Bitcoin para algoritmos resistentes à computação quântica, como:

• XMSS (eXtreme Merkle Signature Scheme)
• Dilithium
• Falcon

Fazer atualizações via hard fork ou soft fork.

Exemplo de uma assinatura ECDSA e como ela seria quebrada em um contexto quântico:

Assinatura ECDSA tradicional (forma simplificada)

Imagine que Alisson deseja transferir bitcoins. Para isso, ele:

Gera um par de chaves:

• Chaveprivada (priv_key): 0x1F3A
• Chave pública (pub_key): gerada a partir da curva elíptica 

Cria uma mensagem:

• msg = "Enviar 0.5 BTC para endereço X"

Aplica o algoritmo ECDSA, que gera uma assinatura:

assinatura = (r, s)

Essa assinatura é publicada junto da transação. Os nós da rede verificam usando a chave pública e a mensagem original.

Como o Shor's Algorithm quebra isso (simulação simplificada)

O que o atacante vê:

• A mensagem msg
• A assinatura (r, s)
• A chave pública pub_key

O que ele faz com um computador quântico:

Roda o Algoritmo de Shor sobre a equação da curva elíptica: pub_key = priv_key * G

Como o problema do logaritmo elíptico é difícil classicamente, levaria milhões de anos.

Mas o computador quântico resolve isso em horas ou minutos, revelando:priv_key = 0x1F3A

Resultado:

Agora o atacante tem a chave privada de Alisson e pode:

• Forjar novas transações
• Roubar os bitcoins
• Fazer parecer que o dono legítimo autorizou

Simulação em pseudocódigo:

em Python:

# Chave privada original

priv_key = 0x1F3A

# Chave pública (gerada por curva elíptica)

pub_key = elliptic_curve_multiply(G, priv_key)

# Mensagem original

msg = "Enviar 0.5 BTC para endereço X"

# Assinatura digital

r, s = ecdsa_sign(msg, priv_key)

# Verificação padrão

is_valid = ecdsa_verify(msg, (r, s), pub_key)  # True

# Ataque com Shor's Algorithm

# Suponha que pub_key é conhecido

hacked_priv_key = shors_algorithm(pub_key)

# Agora atacante pode assinar qualquer transação como se fosse Alisson

fake_r, fake_s = ecdsa_sign("Roubar 1 BTC", hacked_priv_key)

Se a chave pública foi revelada, um computador quântico suficientemente avançado pode quebrar a segurança e descobrir a chave privada, anulando a confiança na assinatura digital.

Referência:

 

CONCEIÇÃO, Alisson Santos da. Riscos da Computação Quântica para o Bitcoin: Uma análise do impacto do Algoritmo de Shor sobre o ECDSA. Aracaju – SE, 2025.
Discussão técnica baseada em experimentações didáticas com ECDSA e simulações teóricas do uso de algoritmos quânticos aplicados à segurança criptográfica de criptomoedas.