Rédigé par : Justin Drake, Chercheur à la Fondation Ethereum
Compilé par : Chopper, Foresight News
Le 31 mars, l'équipe Google Quantum AI a publié un résultat marquant concernant l'algorithme de Shor pour les courbes elliptiques. D'un point de vue technique, cet article constitue une percée majeure : l'efficacité de l'algorithme a été améliorée d'un facteur 10 par rapport aux meilleures solutions précédentes. L'équipe a choisi d'effectuer ses calculs d'optimisation sur la courbe elliptique secp256k1, qui sous-tend les signatures Bitcoin et Ethereum, à la fois comme démonstration technique et comme sérieux avertissement pour l'industrie blockchain.
Mais l'aspect le plus intrigant de cet article ne réside pas dans sa technicité, mais dans ses implications pour les pratiques du secteur. L'équipe de recherche n'a pas suivi le processus habituel de publication académique en libre accès ; les détails clés de l'optimisation sont restés confidentiels, une preuve à divulgation nulle de connaissance (ZK) ayant été utilisée pour attester de la validité de la solution sans en révéler les détails techniques. Le blog de Google mentionne qu'il y a eu une interaction avec des agences gouvernementales américaines pendant le projet. Contrôler le contenu académique via une preuve ZK est une première dans l'histoire de la recherche mondiale.
En tant que co-auteur de cet article, j'ai été témoin des circonstances qui ont conduit à cette publication restreinte. Pour être franc, plusieurs aspects de cette affaire me laissent perplexe. Je pense fermement que le public a le droit d'être informé, mais en raison de contraintes, je ne peux révéler les coulisses. Cependant, il est important de souligner que l'équipe Google a fait preuve d'un professionnalisme rigoureux tout au long du processus.
Tenter de contrôler l'information a souvent l'effet inverse, et l'« effet Streisand » (plus on essaie de cacher quelque chose, plus on attire l'attention) est en train de se produire : l'algorithme d'optimisation que Google a gardé secret a déjà été répliqué par des chercheurs français. Plus surprenant encore, un défi open source collaboratif pour optimiser l'algorithme de Shor a été lancé, et le site ecdsa.fail a battu le record mondial d'optimisation de l'algorithme de Shor en quelques heures à peine après son lancement.
L'algorithme répliqué indépendamment, les défis open source collaboratifs fleurissent
À peine deux mois après la publication de Google, l'expert français en quantique André Schrottenloher a été le premier à percer la logique de cette optimisation, publiant aujourd'hui un article intitulé « Optimized Point Addition Circuits for Elliptic Curve Discrete Logarithms » sur le serveur de prépublication arXiv. Félicitations à André, qui a devancé de nombreux chercheurs éminents sur ce sujet. Également publié aujourd'hui, Craig Gidney, une autorité dans l'optimisation de l'algorithme de Shor, a révélé que, en raison de contraintes, il détenait ces optimisations depuis un an sans pouvoir les publier.
Bien que la recherche d'André reproduise le cadre principal, elle ne couvre pas certaines optimisations subtiles présentes dans la version originale de Google et ses itérations ultérieures. L'algorithme de Shor conserve un important potentiel d'optimisation, ce qui est précisément l'objectif du défi ecdsa.fail. Le programme de vérification utilisé initialement pour la preuve ZK a été réutilisé pour filtrer automatiquement les propositions d'optimisation valides. Actuellement, des développeurs du monde entier soumettent continuellement des améliorations de détail. En utilisant comme métrique le produit du nombre de qubits logiques par le nombre de portes de Toffoli, l'efficacité globale du circuit a été améliorée de 8,4% par rapport à la version originale de Google.
Cette vague d'intérêt dépasse largement les attentes du secteur, attirant bien au-delà des universitaires de premier plan. Ces dernières semaines, de nombreux amateurs, inspirés par la démarche de recherche autonome préconisée par Karpathy (scientifique de renommée mondiale en IA, membre fondateur d'OpenAI), ont utilisé l'intelligence artificielle pour itérer et optimiser l'algorithme de Shor. Ironie du sort, le programme de vérification conçu pour les preuves ZK sert parfaitement de fonction de récompense pour l'entraînement par renforcement de l'IA. Ce nouveau modèle de recherche est peu exigeant, et même des non-professionnels, y compris un adolescent, ont soumis des optimisations de haute qualité.
L'arrivée des atomes neutres, le « Quantum Day » (Q-Day) anticipé avant 2032
L'histoire ne s'arrête pas à Google. Le jour même de la publication de Google, la startup de confidentialité Oratomic a publié son propre article sur l'algorithme de Shor, qui a rapidement atteint la première place du classement des articles les plus chauds sur le site académique scirate.com.
Les conclusions d'Oratomic sont frappantes : en combinant les optimisations logiques de Google avec leurs propres optimisations architecturales basées sur les atomes neutres, seulement dix mille qubits physiques suffiraient pour exécuter l'algorithme de Shor et casser le chiffrement secp256k1 – un chiffre si bas qu'il bouleverse les connaissances du secteur.
Lorsque j'ai découvert l'article d'Oratomic, je ne connaissais rien à la technologie des atomes neutres. Poussé par la curiosité, j'ai consacré des centaines d'heures à l'étude du sujet, visionnant des vidéos de vulgarisation et interviewant plusieurs experts. Ma conclusion : la technologie quantique à atomes neutres est viable et prometteuse. La création récente par Google d'un laboratoire quantique dédié aux atomes neutres, abandonnant ainsi sa focalisation exclusive sur les supraconducteurs, en est la meilleure preuve. Si vous vous intéressez au Q-Day (le jour où un ordinateur quantique cassera un chiffrement commercial), la piste des atomes neutres ne peut être ignorée.
Il est intéressant de noter que les deux articles marquants de Google et d'Oratomic évitent soigneusement de mentionner l'impact concret de leurs résultats sur la chronologie du Q-Day, sans fournir aucune estimation temporelle. Cependant, l'objectif principal de l'analyse cryptographique « white hat » est précisément d'évaluer le délai de la menace quantique et d'aider l'industrie à se préparer à l'avance. Ce silence est particulièrement inhabituel.
En m'appuyant sur la ligne de pensée développée par Scott Aaronson dans son article du 29 avril, ainsi que sur les informations publiques et certaines informations confidentielles auxquelles j'ai eu accès, je propose cette estimation : probabilité de 50% d'atteindre le Q-Day avant 2032, et de 10% avant 2030.
En revanche, la position officielle américaine, défendue par la NSA et suivie par le NIST, fixe l'échéance à 2035, date à laquelle les agences gouvernementales devront cesser d'utiliser des systèmes cryptographiques vulnérables aux attaques quantiques. Avec le recul, cette estimation semble gravement décalée par rapport au rythme des avancées techniques et perd toute valeur de référence. Le NIST sera probablement contraint d'avancer considérablement cette date limite.
Migration post-quantique : Ethereum prévoit une finalisation pour 2029
Bien que la menace quantique doive être prise au sérieux, il n'y a pas lieu de paniquer. Un déploiement précipité de normes cryptographiques post-quantiques immatures créerait de nouveaux risques. À mon avis, 2029 constitue une fenêtre de migration réaliste et sûre, soit dans environ trois ans et demi. Google, le fournisseur de services cloud Cloudflare et la Fondation Ethereum ont tous ciblé cette même échéance.
Actuellement, une grande partie de mon travail consiste, dans le cadre du projet d'amélioration de la légèreté d'Ethereum, à faire progresser la migration complète de la pile Ethereum vers la cryptographie post-quantique. La charge de travail est considérable : les signatures BLS de la couche consensus, les engagements KZG de la couche données et les signatures ECDSA de la couche d'exécution doivent tous être remplacés. Le plan de mise à niveau complet repose sur des systèmes cryptographiques à base de hachage, ce qui est faisable.
Au sein de la Fondation Ethereum, nous développons un outil appelé leanVM, alimenté par des SNARKs basés sur le hachage. Grâce au travail exceptionnel d'Emile, Thomas et d'autres, ses performances sont garanties. En termes de sécurité, leanVM est un joyau ; c'est un zkVM minimaliste conçu pour une vérification formelle de bout en bout et une sécurité maximale. Vous souhaitez contribuer ? Deux programmes d'un million de dollars sont actuellement en cours. D'abord, le « Proximity Prize » : résoudre une conjecture mathématique de longue date en théorie des codes pour améliorer les SNARKs basés sur le hachage et remporter un million de dollars. Ensuite, la « Poseidon Initiative » : une prime d'un million de dollars pour casser Poseidon, une fonction de hachage adaptée aux SNARKs.







