داخل المغرفة الداخلية لتكنولوجيا الكم: الحوسبة الكمومية ، والعملات المشفرة ، و Blockchain

يمكنك معرفة المزيد عن الحوسبة الكمومية والعملات المشفرة على سقوط IQT مؤتمر حول الحوسبة الكمومية والأمن السيبراني.

عند تطوير التكنولوجيا المبتكرة، هناك دائمًا حقيقة مفادها أن الأنواع المختلفة من التقنيات ستهدد بعضها البعض. يبدو أن هذا هو الحال مع الحوسبة الكمومية و blockchaiن، نظرًا لأن العديد من الخوارزميات الكمومية على وشك تهديد نظام blockchain الأكثر أمانًا. وفقا ل 2022 الدراسة by ديلويت، عدد قليل جدًا من العملات المشفرة الحالية، أو الشركات القائمة على blockchain، بذلت أي جهد نحو أن تصبح آمنة كميًا. "معظم العملات المشفرة لا تحدد حتى هذه المشكلة [الحوسبة الكمومية] في خرائط الطريق الخاصة بها". ذكرت الدراسة. على الرغم من أن الحوسبة الكمومية قد لا تهدد حاليًا منصات blockchain، إلا أنها ستصبح، في مرحلة ما، متطورة بما يكفي للقيام بذلك، مما يؤدي إلى احتمال ظهور تخفيض في استخدام العملة المشفرة.

تعريف Blockchain والخوارزميات الكمومية

بالنسبة لأولئك الذين ليسوا على دراية بـ blockchain، فإن المنصة صمم ك دفتر الأستاذ الرقمي تعمل على أجهزة متعددة ضمن شبكة نظير إلى نظير. يستخدم Blockchain مولدات أرقام عشوائية مع البيانات نفسها (المخزنة داخل الكتل) لإنشاء تجزئة أو تسمية لكل كتلة. تعتمد كل تجزئة جزئيًا على تجزئة الكتلة السابقة، مما يجعل اختراقها أكثر صعوبة. إذا تم اختراق كتلة، فإن تجزئتها تتغير على الفور، وتنكسر سلسلة الكتل. سيتعين على المتسلل تغيير جميع التجزئات التالية في السلسلة بنجاح، بالإضافة إلى جميع التجزئات الموجودة في كل كمبيوتر في الشبكة من أجل إجراء اختراق ناجح. وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل blockchain منصة رقمية أكثر أمانًا.

يناقش مارك ويبر، كبير مهندسي الكم في Universal Quantum، الحوسبة الكمومية والعملات المشفرة بالإضافة إلى blockchain (PC Universal Quantum).

ومع ذلك، يرى معظم الخبراء قدرات الحوسبة الكمومية، وتحديدًا الكم خوارزميات، كونها تهديدًا حقيقيًا لنظام blockchain. أخطر هذه الخوارزميات هي خوارزميات شور وغروفر. خوارزمية شوور تم تأسيسها في منتصف التسعينات كوسيلة للعثور على العوامل الأولية لعدد صحيح معين. وأوضح قائلاً: "لقد بدأ هذا المجال من نواحٍ عديدة من خلال هذه الإثارة لتطبيق مقترن بميزة هائلة باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية". مارك ويبر، يؤدي مهندس الكم في الكم العالمي، وهي شركة تركز على بناء الجيل القادم من أجهزة الكمبيوتر الكمومية. درس ويبر التفاعلات بين الحوسبة الكمومية وسلسلة الكتل، وتحديدًا في حالة العملات المشفرة. نظرًا لأن العديد من الاتصالات المشفرة، مثل blockchain، تستخدم المفاتيح العامة والخاصة لخوارزميات القنوات الآمنة، فإن خوارزميات Shor يمكن أن تهدد بالكشف عن المفاتيح الخاصة من خلال معالجة المفتاح العام. وأضاف ويبر: "بينما يُعتقد أن هذه المفاتيح آمنة في العالم الكلاسيكي، عندما يكون لدينا حاسوب كمي قوي بما فيه الكفاية، سنكون قادرين على كسر تقنيات التشفير هذه".

وبالمثل، قد تشكل خوارزمية جروفر تهديدًا لبلوكتشين نظرًا لقدرتها على تحسين قدرات البحث والعثور على قيم مهمة بين مجموعات كبيرة من البيانات العشوائية. ك 2022 الشرق الأوسط تنص المقالة على ما يلي: "الفرق بين خوارزميات جروفر وشور هو أن خوارزمية جروفر تمثل تهديدًا أكبر لتجزئة التشفير والبيانات المخزنة، في حين تمثل خوارزمية شور تهديدًا لقناة الاتصال حيث توجد البيانات بين محفظة [العملة المشفرة] وعقد بلوكتشين." وبسبب هاتين الخوارزميتين، يتوقع العديد من الخبراء أن الحوسبة الكمومية يمكن أن تهدد في نهاية المطاف منصة العملة المشفرة بأكملها، مما يجعلها عديمة القيمة.

في الوقت الحالي، هناك فارق زمني، حيث تستمر تكنولوجيا الكم في التطور. وتستخدم العديد من المنظمات والشركات الكمومية هذا الفارق الزمني لفهم المزيد من فوائد وتهديدات التكنولوجيا الكمومية. بصفته مهندسًا كميًا، لا يعمل ويبر على بناء الجيل التالي من أجهزة الكمبيوتر الكمومية فحسب، بل يحاول أيضًا فهم الجدول الزمني للتأثير الكمي. وكثيراً ما يسأل: "ما هي السرعة التي نحتاجها لحل هذه المشكلة حتى تصبح ميزة كمية ذات صلة؟ بالنسبة لبعض المشكلات، قد يسعدك الانتظار أيامًا للحصول على إجابتك. في حين أنه في بعض الحالات، مثل كسر بعض جوانب معينة من التشفير، توجد نافذة زمنية للثغرة الأمنية. وهذا يعني أنه يتعين عليك حل المشكلة بسرعة كبيرة، ربما أقل من 10 دقائق على سبيل المثال، ويستمر وقت التشغيل المطلوب لتحديد المتطلبات على الأجهزة الكمومية.

عندما يتعلق الأمر بالتشفير والبلوكتشين، يمكن أن تلعب التأثيرات الكمومية أيضًا دورًا إيجابيًا. "يمكن أن تأتي مولدات الأرقام العشوائية لطرق التشفير هذه من ملف مصدر الكم"، قال ويبر. "يمكننا استخدام عدد صغير من الكيوبتات كمصدر أرقام عشوائية حقيقي بشكل أساسي. الآن نحن لا نتحدث هنا عن أجهزة الكمبيوتر الكمومية واسعة النطاق، ولكننا نتحدث عن استخدام الكيوبتات لتعزيز درجة التشفير لدينا. ومع ذلك، قد تصبح هذه الكيوبتات سلاحًا ذا حدين، مما يتيح أيضًا طريقة أسهل لاختراق نظام محتمل للعملات المشفرة.

اختراق العملات المشفرة باستخدام الحوسبة الكمومية

تستخدم العديد من العملات المشفرة، مثل البيتكوين، تقنية تسمى منحنى إهليلجي (EC) التشفير لضمان المعاملات المشفرة. تستخدم EC أزواجًا من المفاتيح العامة والخاصة لفك التشفير والتشفير. وأضاف ويبر: "إنها تحتوي أيضًا على عنصر نافذة زمنية خاص بها". "وهذا يؤدي إلى السؤال المهم: إذا تمكنا من كسر هذه المفاتيح، ما هي النسبة المئوية لشبكة بيتكوين التي ستكون معرضة للخطر؟ وقد أظهرت أبحاث أخرى أن هناك نسبة معينة من إجمالي عملات البيتكوين في الوقت الحالي ستكون عرضة للهجوم البطيء، وهذا حوالي 25٪. يعتقد ويبر وغيره من الخبراء أن الأجهزة الكمومية المطلوبة لمثل هذا الهجوم البطيء لا تزال بعيدة عن ما نحن عليه الآن ببضع سنوات، لكن العملات المشفرة تستمر في بذل القليل من الجهد لإثبات أنظمتها كميًا. وأوضح ويبر: "إذا لم يكن هناك تغيير، فسيكون هناك مرحلتان من الاضطراب". "ستكون نسبة الـ 25% الأولى أو نحو ذلك من إجمالي عملة البيتكوين معرضة للخطر، وسيكون ذلك بمثابة ضربة كبيرة للثقة في النظام، ولكن ربما لا يكون كارثيًا تمامًا. لكن المرحلة الثانية، حيث نكون قادرين على كسر التشفير خلال نافذة زمنية أصغر، من شأنها أن تجعل جميع المعاملات عرضة للخطر وستكون في النهاية نهاية البيتكوين.

وتشير التقديرات في الوقت الحالي إلى أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية القادرة على كسر هذا النمط من التشفير تتطلب أكثر من مليون كيوبت مادي، وهو رقم بعيد جدًا عن 100 منظمة رائدة أو نحو ذلك التي تمتلكها الآن. يوضح ويبر أن هذا هو ما يدفع شركة Universal Quantum: "لقد ركزنا دائمًا على مسألة التوسع، واتخاذ قرارات التصميم الآن التي ستمكننا في أسرع وقت ممكن من النمو إلى أحجام الأجهزة اللازمة لتحقيق ميزة كمية واسعة النطاق."

ويأمل ويبر أن تستفيد شركات البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى من الفارق الزمني مقاوم للكم منصاتهم. وفقًا لويبر: "من الناحية النظرية، يجب أن يكون هناك وقت كافٍ لبيتكوين لإجراء مثل هذا التبديل. إحدى النقاط التي أثارها أحد المتعاونين معي هي التحديات التي تواجه عملية الحوكمة، وهي كيف يمكنك الحصول على موافقة كافية في المجتمع لتقول "حسنًا، يجب علينا جميعًا أن نتغير، وهذا شيء لا ينبغي تجاهله"." ربما تكون هناك حاجة إلى توافق في الآراء، والقدرة على جعل blockchain مقاومًا للكم في التطوير، ويصبح سباقًا مع الزمن لمستقبل البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى.

ولكن، كما يوضح ويبر أيضًا، فإن الحوسبة الكمومية ليست كلها سيئة بالنسبة لتقنية blockchain، لأنها يمكن أن تقدم حلولاً مهمة للتمويل اللامركزي والبنوك المستقلة. وقال ويبر: "جميع التطبيقات التي نحن متحمسون لها للحوسبة الكمومية في مجال التمويل، لذا فإن العديد من هذه المشكلات ستحتاج أيضًا إلى حل في الإصدارات اللامركزية من هذه الأنظمة". "لذلك، هل يمكن لنظام التمويل اللامركزي أيضًا أن يبحث عن كمبيوتر كمي على السحابة لحل مشاكل معينة؟ ربما…"

كينا هيوز-كاسلبيري هي كاتبة في Inside Quantum Technology و Science Communicator في JILA (شراكة بين جامعة كولورادو بولدر و NIST). تشمل إيقاعات كتابتها التكنولوجيا العميقة ، والميتافيرس ، والتكنولوجيا الكمومية.