By Kenna Hughes-Castleberry δημοσιεύτηκε στις 14 Οκτωβρίου 2022
Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τους κβαντικούς υπολογιστές και τα κρυπτονομίσματα στο πτώση IQT συνέδριο για τους κβαντικούς υπολογιστές και την ασφάλεια στον κυβερνοχώρο.
Κατά την ανάπτυξη καινοτόμων τεχνολογιών, υπάρχει πάντα μια πραγματικότητα ότι διαφορετικοί τύποι τεχνολογιών θα απειλούν ο ένας τον άλλον. Αυτό φαίνεται να συμβαίνει με τους κβαντικούς υπολογιστές και blockchain, καθώς πολλοί κβαντικοί αλγόριθμοι είναι έτοιμοι να απειλήσουν το εξαιρετικά ασφαλές σύστημα του blockchain. Σύμφωνα με α 2022 μελέτη by Deloitte, πολύ λίγα τρέχοντα κρυπτονομίσματα ή εταιρείες που βασίζονται σε blockchain, έχουν κάνει οποιαδήποτε προσπάθεια για να γίνουν κβαντικά ασφαλείς. «Τα περισσότερα κρυπτονομίσματα δεν εντοπίζουν καν αυτό το πρόβλημα [κβαντικός υπολογισμός] στους οδικούς χάρτες τους», δήλωσε η μελέτη. Ενώ ο κβαντικός υπολογισμός μπορεί να μην απειλεί επί του παρόντος τις πλατφόρμες blockchain, κάποια στιγμή θα αναπτυχθεί αρκετά για να το κάνει, οδηγώντας πιθανώς σε μείωση στη χρήση κρυπτονομισμάτων.
Καθορισμός Blockchain και κβαντικών αλγορίθμων
Για όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με το blockchain, το πλατφόρμες έχει σχεδιαστεί ως α ψηφιακό καθολικό εκτελούνται σε πολλαπλές μηχανές εντός ενός δικτύου peer-to-peer. Το Blockchain χρησιμοποιεί γεννήτριες τυχαίων αριθμών μαζί με τα ίδια τα δεδομένα (αποθηκευμένα μέσα σε μπλοκ) για να δημιουργήσει έναν κατακερματισμό ή μια ετικέτα για κάθε μπλοκ. Κάθε κατακερματισμός βασίζεται εν μέρει στον κατακερματισμό του προηγούμενου μπλοκ, καθιστώντας δυσκολότερο το χακάρισμα. Εάν ένα μπλοκ παραβιαστεί, ο κατακερματισμός του αλλάζει αμέσως και το blockchain σπάει. Ένας χάκερ θα πρέπει να αλλάξει επιτυχώς όλα τα ακόλουθα κατακερματίσματα στην αλυσίδα, μαζί με όλα τα κατακερματίσματα σε κάθε υπολογιστή του δικτύου, προκειμένου να δημιουργήσει ένα επιτυχημένο hack. Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο το blockchain είναι μια πιο ασφαλής ψηφιακή πλατφόρμα.
Ο Mark Webber, κύριος αρχιτέκτονας Quantum στην Universal Quantum, συζητά τον κβαντικό υπολογισμό και τα κρυπτονομίσματα καθώς και το blockchain (PC Universal Quantum)
Ωστόσο, οι περισσότεροι ειδικοί βλέπουν τις δυνατότητες του κβαντικού υπολογισμού, και συγκεκριμένα του κβαντικού αλγόριθμοι, αποτελώντας βιώσιμη απειλή για το σύστημα blockchain. Ο πιο απειλητικός από αυτούς τους αλγόριθμους είναι οι αλγόριθμοι του Shor και του Grover. Αλγόριθμος Shor καθιερώθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1990 ως ένας τρόπος εύρεσης πρώτων παραγόντων ενός δεδομένου ακέραιου αριθμού. «Με πολλούς τρόπους, ξεκίνησε το πεδίο με αυτόν τον ενθουσιασμό μιας εφαρμογής σε συνδυασμό με ένα εκθετικό πλεονέκτημα χρησιμοποιώντας κβαντικούς υπολογιστές», εξήγησε. Mark Webber, επικεφαλής Quantum Architect στο Καθολικό κβαντικό, μια εταιρεία που επικεντρώθηκε στην κατασκευή της επόμενης γενιάς κβαντικών υπολογιστών. Ο Webber μελέτησε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ κβαντικού υπολογισμού και blockchain, ειδικά στην περίπτωση των κρυπτονομισμάτων. Καθώς πολλές κρυπτογραφημένες επικοινωνίες, όπως το blockchain, χρησιμοποιούν δημόσια και ιδιωτικά κλειδιά για αλγόριθμους ασφαλών καναλιών, όπως ο Shor's θα μπορούσαν να απειλήσουν να αποκαλύψουν ιδιωτικά κλειδιά μέσω της επεξεργασίας του δημόσιου κλειδιού. "Ενώ αυτά τα κλειδιά πιστεύεται ότι είναι ασφαλή στον κλασικό κόσμο, όταν έχουμε έναν αρκετά ισχυρό κβαντικό υπολογιστή, θα είμαστε σε θέση να σπάσουμε αυτές τις τεχνικές κρυπτογράφησης", πρόσθεσε ο Webber.
Ομοίως, ο αλγόριθμος του Grover μπορεί να αποτελεί απειλή για το blockchain λόγω της ικανότητάς του να βελτιστοποιεί τις δυνατότητες αναζήτησης και να βρίσκει σημαντικές τιμές μεταξύ μεγάλων δεξαμενών τυχαίων δεδομένων. Σαν 2022 Forbes Το άρθρο αναφέρει: «Η διαφορά μεταξύ των αλγορίθμων Grover's και Shor είναι ότι ο Grover's αποτελεί περισσότερο απειλή για τον κρυπτογραφικό κατακερματισμό και τα αποθηκευμένα δεδομένα, ενώ ο Shor's είναι απειλή για το κανάλι επικοινωνίας όπου βρίσκονται τα δεδομένα μεταξύ του πορτοφολιού [κρυπτονομίσματος] και των κόμβων blockchain». Εξαιτίας αυτών των δύο αλγορίθμων, πολλοί ειδικοί προβλέπουν ότι ο κβαντικός υπολογισμός θα μπορούσε τελικά να απειλήσει ολόκληρη την πλατφόρμα κρυπτονομισμάτων, καθιστώντας την άχρηστη.
Προς το παρόν, υπάρχει μια χρονική καθυστέρηση, καθώς η κβαντική τεχνολογία συνεχίζει να αναπτύσσεται. Και πολλοί οργανισμοί και κβαντικές εταιρείες χρησιμοποιούν αυτή τη χρονική καθυστέρηση για να κατανοήσουν περισσότερα από τα οφέλη και τις απειλές της κβαντικής τεχνολογίας. Ως κβαντικός αρχιτέκτονας, ο Webber δεν εργάζεται μόνο για την κατασκευή της επόμενης γενιάς κβαντικών υπολογιστών, αλλά προσπαθεί επίσης να κατανοήσει το χρονοδιάγραμμα της κβαντικής επίδρασης. Συχνά ρωτά: «Πόσο γρήγορα πρέπει να λύσουμε αυτό το πρόβλημα για να είναι ένα σχετικό κβαντικό πλεονέκτημα; Για ορισμένα προβλήματα, μπορεί να είστε ευτυχείς να περιμένετε μέρες για την απάντησή σας. Ενώ για ορισμένες περιπτώσεις, όπως η παραβίαση ορισμένων ιδιαίτερων πτυχών της κρυπτογράφησης, υπάρχει ένα χρονικό παράθυρο ευπάθειας. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να το λύσετε πολύ γρήγορα, όπως ίσως κάτω από 10 λεπτά, και αυτός ο επιθυμητός χρόνος εκτέλεσης συνεχίζει να καθορίζει τις απαιτήσεις στο κβαντικό υλικό».
Όταν πρόκειται για κρυπτογράφηση και blockchain, τα κβαντικά εφέ μπορούν επίσης να διαδραματίσουν θετικό ρόλο. «Οι γεννήτριες τυχαίων αριθμών για αυτές τις μεθόδους κρυπτογράφησης μπορούν να προέρχονται από α κβαντική πηγή», είπε ο Γουέμπερ. «Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν μικρό αριθμό qubits ως ουσιαστικά αληθινή πηγή τυχαίων αριθμών. Τώρα δεν μιλάμε για κβαντικούς υπολογιστές μεγάλης κλίμακας εδώ, αλλά μιλάμε για qubits που χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση του βαθμού κρυπτογράφησης που έχουμε». Ωστόσο, αυτά τα qubits μπορεί να γίνουν ένα δίκοπο μαχαίρι, επιτρέποντας επίσης έναν ευκολότερο τρόπο εισβολής σε ένα πιθανό σύστημα κρυπτονομισμάτων.
Εισβολή σε κρυπτονομίσματα με χρήση κβαντικού υπολογισμού
Πολλά κρυπτονομίσματα, όπως το Bitcoin, χρησιμοποιούν μια τεχνική που ονομάζεται ελλειπτική καμπύλη κρυπτογράφηση (EC) για τη διασφάλιση κρυπτογραφημένων συναλλαγών. Η EC χρησιμοποιεί ζεύγη δημόσιων και ιδιωτικών κλειδιών τόσο για αποκρυπτογράφηση όσο και για κρυπτογράφηση. "Έχει επίσης το δικό του στοιχείο χρονικού παραθύρου", πρόσθεσε ο Webber. «Αυτό οδηγεί στο σημαντικό ερώτημα: εάν μπορούμε να σπάσουμε αυτά τα κλειδιά, ποιο ποσοστό του δικτύου Bitcoin θα ήταν ευάλωτο; Άλλες έρευνες έχουν δείξει ότι υπάρχει ένα ορισμένο ποσοστό του συνόλου των bitcoin αυτή τη στιγμή που θα ήταν ευάλωτο σε μια αργή επίθεση, και αυτό είναι περίπου 25%. Ο Webber και άλλοι ειδικοί πιστεύουν ότι το κβαντικό υλικό που απαιτείται για μια τόσο αργή επίθεση απέχει ακόμη μερικά χρόνια από το σημείο που βρισκόμαστε τώρα, αλλά τα κρυπτονομίσματα συνεχίζουν να καταβάλλουν ελάχιστη προσπάθεια για την κβαντική προστασία των συστημάτων τους. «Εάν δεν υπάρξει αλλαγή, θα υπάρξουν δύο φάσεις διακοπής», εξήγησε ο Webber. «Το πρώτο 25% περίπου του συνόλου του Bitcoin θα ήταν ευάλωτο και αυτό θα ήταν ένα μεγάλο χτύπημα εμπιστοσύνης για το σύστημα, αλλά ίσως όχι εντελώς καταστροφικό. Αλλά η δεύτερη φάση, όπου μπορούμε να σπάσουμε την κρυπτογράφηση εντός του μικρότερου χρονικού παραθύρου, θα καταστήσει όλες τις συναλλαγές ευάλωτες και τελικά θα ήταν το τέλος του Bitcoin».
Οι κβαντικοί υπολογιστές που μπορούν να σπάσουν αυτό το στυλ κρυπτογράφησης υπολογίζεται προς το παρόν ότι απαιτούν πάνω από ένα εκατομμύριο φυσικά qubits, κάτι που απέχει πολύ από τα 100 περίπου κορυφαία οργανισμούς που διαθέτουν τώρα. Ο Webber εξηγεί ότι αυτό είναι που οδηγεί την Universal Quantum «Πάντα εστιαζόμασταν στο ζήτημα της κλιμάκωσης, παίρνοντας αποφάσεις σχεδιασμού τώρα που θα μας επιτρέψουν να εξελιχθούμε όσο το δυνατόν γρηγορότερα στα μεγέθη συσκευών που είναι απαραίτητα για το ευρύ κβαντικό πλεονέκτημα».
Ο Webber ελπίζει ότι οι εταιρείες Bitcoin και άλλα κρυπτονομίσματα θα επωφεληθούν από τη χρονική καθυστέρηση κβαντικά ανθεκτικό τις πλατφόρμες τους. Σύμφωνα με τον Webber: «Θεωρητικά, θα πρέπει να υπάρχει αρκετός χρόνος για το Bitcoin να κάνει μια τέτοια αλλαγή. Ένα σημείο που θίγει ένας από τους συνεργάτες μου είναι οι προκλήσεις με τη διαδικασία διακυβέρνησης, με τον οποίο θα λάβατε αρκετή συμφωνία στην κοινότητα για να πείτε «εντάξει πρέπει να αλλάξουμε όλοι, αυτό είναι κάτι που δεν πρέπει να αγνοηθεί». Η συναίνεση που ενδεχομένως απαιτείται και η ικανότητα να καταστεί το blockchain κβαντικό ανθεκτικό στην ανάπτυξη, γίνεται αγώνας αγώνα ενάντια στο χρόνο για το μέλλον του bitcoin και άλλων κρυπτονομισμάτων.
Αλλά, όπως εξηγεί επίσης ο Webber, ο κβαντικός υπολογισμός δεν είναι κακός για το blockchain, καθώς μπορεί να δώσει σημαντικές λύσεις σε αποκεντρωμένα χρηματοοικονομικά και αυτόνομες τράπεζες. «Όλες οι εφαρμογές με τις οποίες μας ενθουσιάζει ο κβαντικός υπολογισμός στα χρηματοοικονομικά, πολλά από αυτά τα προβλήματα θα πρέπει επίσης να επιλυθούν στις αποκεντρωμένες εκδόσεις αυτών των συστημάτων», είπε ο Webber. «Λοιπόν, θα μπορούσε ένα αποκεντρωμένο χρηματοοικονομικό σύστημα να αναζητήσει επίσης έναν κβαντικό υπολογιστή στο cloud για να λύσει ορισμένα προβλήματα; Πιθανώς…"
Ο Kenna Hughes-Castleberry είναι συγγραφέας προσωπικού στο Inside Quantum Technology και Επιστήμονας Επικοινωνίας στο JILA (μια συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου του Κολοράντο Boulder και του NIST). Τα συγγραφικά της beats περιλαμβάνουν τη βαθιά τεχνολογία, το μετασύμπαν και την κβαντική τεχνολογία.
