By Kenna Hughes-Castleberry offentliggjort 14. oktober 2022
Du kan finde ud af mere om kvanteberegning og kryptovalutaer på falde IQT konference om kvantecomputere og cybersikkerhed.
Når man udvikler innovativ teknologi, er der altid en realitet, at forskellige typer teknologier vil true hinanden. Dette ser ud til at være tilfældet med kvanteberegning og blockchain, da mange kvantealgoritmer er klar til at true blockchains ekstra sikre system. Ifølge en 2022 undersøgelse by Deloitte, meget få nuværende kryptovalutaer eller blockchain-baserede virksomheder har gjort en indsats for at blive kvantesikre. "De fleste kryptovalutaer identificerer ikke engang dette problem [quantum computing] i deres køreplaner," undersøgelse oplyst. Selvom kvantedatabehandling måske ikke i øjeblikket truer blockchain-platforme, vil den på et tidspunkt blive udviklet nok til at gøre det, hvilket kan føre til en falde i brug af kryptovaluta.
Definition af blockchain og kvantealgoritmer
For dem, der ikke er bekendt med blockchain, kan perron er designet som en digital hovedbog køre på flere maskiner inden for et peer-to-peer-netværk. Blockchain bruger tilfældige talgeneratorer sammen med selve dataene (gemt inde i blokke) til at skabe en hash eller etiket for hver blok. Hver hash er delvist baseret på den forrige bloks hash, hvilket gør det sværere at hacke. Hvis en blok bliver hacket, ændres hashen med det samme, og blockchainen går i stykker. En hacker skal med succes ændre alle følgende hashes i kæden sammen med alle hashes på hver computer i netværket for at producere et vellykket hack. Dette er en af grundene til, at blockchain er en mere sikker digital platform.
Mark Webber, lead Quantum Architect hos Universal Quantum diskuterer kvantecomputere og kryptovalutaer samt blockchain (PC Universal Quantum)
Men de fleste eksperter ser mulighederne ved kvanteberegning, specifikt kvante algoritmer, der er en levedygtig trussel mod blockchain-systemet. Den mest truende af disse algoritmer er Shor's og Grovers algoritmer. Shor's algoritme blev etableret i midten af 1990'erne som en måde at finde prime faktorer for et givet heltal. "På mange måder kickstartede det feltet med denne spænding ved en applikation parret med en eksponentiel fordel ved brug af kvantecomputere," forklarede Mark Webber, lead Quantum Architect hos Universal Quantum, en virksomhed fokuseret på at bygge den næste generation af kvantecomputere. Webber undersøgte interaktionerne mellem kvantecomputere og blockchain, specifikt i tilfælde af kryptovalutaer. Da mange krypteret kommunikation, som blockchain, bruger offentlige og private nøgler til sikre kanalers algoritmer, kan som Shor's true med at afsløre private nøgler gennem behandling af den offentlige nøgle. "Mens disse nøgler menes at være sikre i den klassiske verden, når vi har en tilstrækkelig kraftig nok kvantecomputer, vil vi være i stand til at knække disse krypteringsteknikker," tilføjede Webber.
På samme måde kan Grovers algoritme være en trussel mod blockchain på grund af dens evne til at optimere søgemuligheder og finde vigtige værdier blandt store puljer af tilfældige data. Som en 2022 Forbes artiklen siger: "Forskellen mellem Grovers og Shors algoritmer er, at Grovers er mere en trussel mod kryptografisk hashing og lagrede data, hvorimod Shors er en trussel mod kommunikationskanalen, hvor data mellem [cryptocurrency] tegnebogen og blockchain-knuderne findes." På grund af disse to algoritmer forudsiger mange eksperter, at kvanteberegning i sidste ende kan true hele cryptocurrency-platformen, hvilket gør den værdiløs.
For nu er der en tidsforsinkelse, da kvanteteknologien fortsætter med at udvikle sig. Og mange organisationer og kvantevirksomheder bruger denne tidsforsinkelse til at forstå flere af fordelene og truslerne ved kvanteteknologi. Som kvantearkitekt arbejder Webber ikke kun på at bygge den næste generation af kvantecomputere, men forsøger også at forstå tidslinjen for kvantepåvirkning. Han spørger ofte: ”Hvor hurtigt skal vi løse dette problem, for at det er en relevant kvantefordel? For nogle problemer kan du med glæde vente dage på dit svar. Mens der i nogle tilfælde, som at bryde nogle bestemte aspekter af kryptering, er der et tidsvindue for sårbarhed. Det betyder, at du skal løse det meget hurtigt, såsom måske under 10 minutter, og den ønskede runtime fortsætter med at definere kravene til kvantehardwaren."
Når det kommer til kryptering og blockchain, kan kvanteeffekter også spille en positiv rolle. "De tilfældige talgeneratorer til disse krypteringsmetoder kan komme fra en kvantekilde" sagde Webber. "Vi kan bruge et lille antal qubits som en i det væsentlige sand tilfældig talkilde. Nu taler vi ikke om kvantecomputere i stor skala her, men vi taler om, at qubits bliver brugt til at styrke den grad af kryptering, vi har.” Alligevel kan disse qubits blive et tveægget sværd, hvilket også giver mulighed for en nemmere måde at hacke sig ind i et potentielt kryptovalutasystem.
Hacking i kryptovalutaer ved hjælp af kvantecomputere
Mange kryptovalutaer, som Bitcoin, bruger en teknik kaldet elliptisk kurve (EC) kryptografi for at sikre krypterede transaktioner. EC bruger par af offentlige og private nøgler til både dekryptering og kryptering. "Det har også sit eget tidsvindueelement," tilføjede Webber. "Dette fører til det vigtige spørgsmål: Hvis vi kan bryde disse nøgler, hvilken procentdel af Bitcoin-netværket ville være sårbart? Anden forskning har vist, at der er en vis procentdel af de samlede bitcoins lige nu, der ville være sårbare over for et langsomt angreb, og det er omkring 25 %." Webber og andre eksperter mener, at den kvantehardware, der kræves til et så langsomt angreb, stadig er nogle år fra, hvor vi er lige nu, men kryptovalutaer gør fortsat en lille indsats for at kvantesikre deres systemer. "Hvis der ikke var nogen ændring, vil der være to faser af forstyrrelse," forklarede Webber. "De første 25 % eller deromkring af al Bitcoin ville være sårbare, og det ville være et stort tillidshit for systemet, men måske ikke helt katastrofalt. Men den anden fase, hvor vi er i stand til at bryde krypteringen inden for det mindre tidsvindue, ville gøre alle transaktioner sårbare og i sidste ende være afslutningen på Bitcoin.
Kvantecomputere, der er i stand til at bryde denne krypteringsstil, anslås indtil videre at kræve over en million fysiske qubits, hvilket er langt fra de omkring 100 førende organisationer nu besidder. Webber forklarer, at det er det, der driver Universal Quantum "Vi har altid været fokuseret på skaleringsspørgsmålet og truffet designbeslutninger nu, der vil gøre os i stand til så hurtigt som muligt at vokse til de enhedsstørrelser, der er nødvendige for bred kvantefordel."
Webber håber, at Bitcoin-virksomheder og andre kryptovalutaer vil udnytte tidsforsinkelsen til kvantesikker deres platforme. Ifølge Webber: "Der burde i teorien være tid nok til, at Bitcoin kan foretage sådan et skifte. En pointe, som en af mine samarbejdspartnere bringer op, er udfordringerne med styringsprocessen, som er, hvordan du ville få nok enighed i samfundet til at sige 'okay, vi bør alle ændre os, det er noget, der ikke bør ignoreres.' konsensus, der muligvis er nødvendig, og evnen til at gøre blockchain kvanteresistent i udviklingen, bliver det et kapløb med tiden for fremtiden for bitcoin og andre kryptovalutaer.
Men, som Webber også forklarer, er kvantedatabehandling ikke kun dårligt for blockchain, da det kan give vigtige løsninger til decentraliseret finans og autonome banker. "Alle de applikationer, som vi er begejstrede for til kvanteberegning i finanssektoren, så mange af disse problemer skal også løses i de decentrale versioner af disse systemer," sagde Webber. "Så kunne et decentralt økonomisystem også opsøge en kvantecomputer på skyen for at løse visse problemer? Eventuelt…"
Kenna Hughes-Castleberry er medarbejderskribent hos Inside Quantum Technology og Science Communicator på JILA (et partnerskab mellem University of Colorado Boulder og NIST). Hendes skrivebeats inkluderer deep tech, metaverset og kvanteteknologi.
