La migration de Bitcoin vers des signatures résistantes aux ordinateurs quantiques ne suffira pas nécessairement à protéger tout ce qui gravite autour de Bitcoin, et notamment le Lightning Network qui repose sur des mécanismes cryptographiques vulnérables, notamment pour l’authentification des nœuds, la diffusion des informations sur les canaux et le routage des paiements. Même si la menace est lointaine, un ordinateur quantique suffisamment puissant pourrait théoriquement compromettre certaines de ces protections sans que Bitcoin lui-même soit attaqué.

Dans une étude publiée sur arXiv, des chercheurs proposent PQLN (Post-Quantum Lightning Network), une architecture destinée à renforcer Lightning. Leur approche s’appuie notamment sur ML-KEM et ML-DSA, deux mécanismes de cryptographie post-quantique standardisés par le NIST, afin de remplacer ou compléter plusieurs primitives cryptographiques actuellement utilisées par le protocole.

Les chercheurs ont également réalisé une implémentation expérimentale dans rust-lightning, l’une des principales implémentations du protocole Lightning. Ils ont ajouté environ 11 000 lignes de code et effectué des mesures sur de véritables nœuds Lightning. Les résultats montrent toutefois un coût important en matière de volume de données : avec ML-DSA, les données de gossip sont multipliées par environ dix. En revanche, le coût des opérations cryptographiques reste limité, avec un surcoût mesuré allant jusqu’à 0,33 milliseconde par opération.

PQLN ne constitue donc pas une version post-quantique prête à être déployée sur le réseau. Le travail présente plutôt une première architecture expérimentale permettant d’évaluer concrètement les difficultés d’une telle évolution. Les auteurs soulignent notamment que leur implémentation ne couvre pas les clés utilisées pour sécuriser les fonds des canaux, celles-ci étant inscrites dans des transactions Bitcoin et nécessitant une évolution du consensus pour être modifiées.

Cette étude met surtout en évidence un aspect souvent oublié du risque quantique : sécuriser Bitcoin contre les ordinateurs quantiques ne consistera pas uniquement à modifier les signatures utilisées sur la TimeChain. Les protocoles construits au-dessus de Bitcoin, comme Lightning, devront eux aussi adapter leurs propres mécanismes cryptographiques.

L’étude : PQLN: Post-Quantum Security for the Bitcoin Lightning Network’s Off-Chain Surfaces