Почему список нельзя использовать как ключ словаря?

Ключи словаря должны быть хешируемыми, а список — нет, потому что он изменяемый. Словарь раскладывает ключи по ячейкам через их хеш; если бы ключ можно было поменять после вставки, его хеш «уехал» бы, и значение нельзя было бы найти. Поэтому изменяемые типы (list, dict, set) ключами быть не могут.

Решение — взять неизменяемый аналог:

# вместо списка -> кортеж
d = {(1, 2): 'point'}

# вместо set -> frozenset
d = {frozenset({1, 2}): 'pair'}

Кортеж хешируется (если внутри тоже только хешируемое), поэтому (1, 2) ключом быть может, а [1, 2] — нет.