By Kenna Hughes-Castleberry postitatud 14. oktoobril 2022
Lisateavet kvantarvutuse ja krüptovaluutade kohta leiate aadressilt sügis IQT konverentsil kvantarvutite ja küberturvalisuse teemal.
Uuendusliku tehnoloogia väljatöötamisel on alati reaalsus, et eri tüüpi tehnoloogiad ohustavad üksteist. See näib olevat nii kvantarvutite ja plokiaheln, kuna paljud kvantalgoritmid võivad ohustada plokiahela eriti turvalist süsteemi. Vastavalt a 2022 uuring by Deloitte, väga vähesed praegused krüptovaluutad või plokiahelapõhised ettevõtted on teinud mingeid jõupingutusi kvantturvalisuse saavutamiseks. "Enamik krüptovaluutasid ei tuvasta seda probleemi [kvantarvutust] oma tegevuskavades," uuringus väideti. Kuigi kvantarvutus ei pruugi praegu plokiahela platvorme ohustada, on see mingil hetkel piisavalt arenenud, et seda teha, mis võib viia vähenema krüptovaluuta kasutamisel.
Plokiahela ja kvantalgoritmide määratlemine
Neile, kes pole plokiahelaga tuttavad, on inimesele on mõeldud a digitaalne pearaamat töötab mitmes võrdõigusvõrgus asuvas masinas. Blockchain kasutab juhuslike arvude generaatoreid koos andmete endaga (salvestatud plokkidesse), et luua iga ploki räsi või silt. Iga räsi põhineb osaliselt eelmise ploki räsil, mis muudab häkkimise raskemaks. Kui plokki häkitakse, muutub selle räsi koheselt ja plokiahel katkeb. Häkker peaks eduka häkkimise loomiseks muutma edukalt kõik järgmised räsid ahelas ja kõik räsid igas võrgus olevas arvutis. See on üks põhjus, miks blockchain on turvalisem digitaalne platvorm.
Mark Webber, Universal Quantumi juhtiv Quantum Architect arutleb kvantarvutamise ja krüptovaluutade ning plokiahela (PC Universal Quantum) üle.
Enamik eksperte näeb aga kvantarvutuse, täpsemalt kvantarvutuse võimalusi algoritme, mis on elujõuline oht plokiahela süsteemile. Nendest algoritmidest on kõige ohtlikumad Shori ja Groveri algoritmid. Shor algoritm loodi 1990. aastate keskel, et leida antud täisarvu algtegurid. "Paljudel juhtudel käivitas see selle rakenduse põnevusega, mis on seotud kvantarvutite eksponentsiaalse eelisega," selgitas Mark Webber, juht Quantum Architect aadressil Universaalne kvant, ettevõte, mis keskendus järgmise põlvkonna kvantarvutite ehitamisele. Webber uuris kvantarvutuse ja plokiahela koostoimeid, eriti krüptovaluutade puhul. Kuna paljud krüpteeritud suhtlused, nagu plokiahel, kasutavad turvaliste kanalite algoritmide jaoks avalikke ja privaatvõtmeid, võivad nagu Shori omad ähvardada avaliku võtme töötlemise kaudu privaatvõtmed paljastada. "Kuigi klassikalises maailmas usutakse, et need võtmed on turvalised, siis kui meil on piisavalt võimas kvantarvuti, suudame need krüpteerimistehnikad lahti murda," lisas Webber.
Samamoodi võib Groveri algoritm olla ohuks plokiahelale, kuna suudab optimeerida otsinguvõimalusi ja leida olulisi väärtusi suurte juhuslike andmete kogumite hulgast. Nagu 2022 Forbes Artiklis öeldakse: "Erinevus Groveri ja Shori algoritmide vahel seisneb selles, et Groveri algoritm ohustab rohkem krüptograafilist räsimist ja salvestatud andmeid, samas kui Shor on oht sidekanalile, kus asuvad andmed [krüptovaluuta] rahakoti ja plokiahela sõlmede vahel." Nende kahe algoritmi tõttu ennustavad paljud eksperdid, et kvantarvutus võib lõpuks ohustada kogu krüptovaluutaplatvormi, muutes selle väärtusetuks.
Praegu on ajaline viivitus, kuna kvanttehnoloogia areneb edasi. Paljud organisatsioonid ja kvantettevõtted kasutavad seda ajavahet, et mõista rohkem kvanttehnoloogia eeliseid ja ohte. Kvantiarhitektina ei tööta Webber mitte ainult järgmise põlvkonna kvantarvutite ehitamise nimel, vaid püüab mõista ka kvantmõju ajakava. Ta küsib sageli: "Kui kiiresti peame selle probleemi lahendama, et see oleks asjakohane kvanteeline? Mõne probleemi korral võite vastust oodata päevi. Arvestades, et mõnel juhul, näiteks krüpteerimise teatud aspektide katkestamisel, on haavatavuse ajaaken. See tähendab, et peate selle lahendama väga kiiresti, näiteks võib-olla vähem kui 10 minutiga, ja soovitud käitusaeg määratleb kvantriistvara nõuded.
Kui rääkida krüptimisest ja plokiahelast, siis kvantefektid võivad samuti mängida positiivset rolli. "Nende krüpteerimismeetodite juhuslike arvude generaatorid võivad pärineda a kvantallikas"ütles Webber. "Me saame kasutada väikest arvu kubiteid põhimõtteliselt tõelise juhuslike arvude allikana. Nüüd me ei räägi siin suuremahulistest kvantarvutitest, vaid me räägime kubitidest, mida kasutatakse meie krüpteerimisastme tugevdamiseks. Ometi võivad need kubitid muutuda kahe teraga mõõgaks, võimaldades ühtlasi lihtsamat viisi potentsiaalsesse krüptovaluutasüsteemi sisse murda.
Krüptovaluutadesse sissemurdmine kvantarvutite abil
Paljud krüptovaluutad, nagu Bitcoin, kasutavad tehnikat, mida nimetatakse elliptiline kõver (EC) krüptograafia krüpteeritud tehingute tagamiseks. EC kasutab nii dekrüpteerimiseks kui ka krüptimiseks avalike ja privaatvõtmete paare. "Sellel on ka oma ajaakna element, " lisas Webber. "See viib olulise küsimuseni: kui suudame need võtmed murda, siis kui suur osa Bitcoini võrgust oleks haavatav? Teised uuringud on näidanud, et praegu on teatud protsent kogu bitcoinidest, mis on aeglase rünnaku suhtes haavatavad, ja see on umbes 25%. Webber ja teised eksperdid usuvad, et selliseks aeglaseks rünnakuks vajalik kvantriistvara on veel mõne aasta kaugusel sellest, kus me praegu oleme, kuid krüptovaluutad ei tee jätkuvalt vähe jõupingutusi oma süsteemide kvantkindlaks muutmiseks. "Kui muutusi ei toimunud, on katkestuse kaks etappi," selgitas Webber. "Esimesed umbes 25% kogu Bitcoinist oleksid haavatavad ja see oleks süsteemile suur kindlustunne, kuid võib-olla mitte täiesti katastroofiline. Kuid teine faas, kus me suudame krüptimist väiksema ajaakna jooksul katkestada, muudaks kõik tehingud haavatavaks ja lõppkokkuvõttes oleks Bitcoini lõpp.
Kvantarvutid, mis suudavad seda krüpteerimisstiili murda, nõuavad praegu hinnanguliselt üle miljoni füüsilise kubiidi, mis on kaugel umbes 100 juhtivatest organisatsioonidest, mis praegu on. Webber selgitab, et see on see, mis juhib Universal Quantumi "Oleme alati keskendunud skaleerimise küsimusele, tehes nüüd disainiotsuseid, mis võimaldavad meil võimalikult kiiresti kasvada seadme suurusteks, mis on vajalikud laia kvanteelise saavutamiseks."
Webber loodab, et Bitcoini ettevõtted ja muud krüptovaluutad kasutavad ära ajavahe kvantkindel nende platvormid. Webberi sõnul: "Teoreetiliselt peaks Bitcoinil olema piisavalt aega sellise ülemineku tegemiseks. Üks mu kaastöötajatest tõstatab esile väljakutsed valitsemisprotsessiga, mis tähendab, et kogukonnas saavutataks piisav kokkulepe, et öelda "okei, me kõik peaksime muutuma, see on midagi, mida ei tohiks ignoreerida." Võimalikult vajalik konsensus ja võime muuta plokiahela arenduses kvantkindlaks, muutub see bitcoini ja teiste krüptovaluutade tuleviku nimel võidujooks ajaga.
Kuid nagu Webber ka selgitab, pole kvantarvutus plokiahela jaoks halb, kuna see võib anda olulisi lahendusi detsentraliseeritud rahandusele ja autonoomsetele pankadele. "Kõik rakendused, millest me rahanduses kvantarvutuse jaoks põnevil oleme, tuleb paljud neist probleemidest lahendada ka nende süsteemide detsentraliseeritud versioonides, " ütles Webber. "Niisiis, kas detsentraliseeritud finantssüsteem võiks teatud probleemide lahendamiseks otsida ka pilvest kvantarvutit? Võimalik…”
Kenna Hughes-Castleberry on Inside Quantum Technology ja JILA teaduskommunikaatori (Colorado Boulderi ülikooli ja NIST-i vaheline partnerlus) kirjanik. Tema kirjutamissageduste hulka kuuluvad süvatehnoloogia, metaversum ja kvanttehnoloogia.
