By קנה יוז-קסטלברי פורסם ב-14 באוקטובר 2022
אתה יכול לגלות עוד על מחשוב קוונטי ומטבעות קריפטוגרפיים ב- סתיו IQT כנס בנושא מחשוב קוונטי ואבטחת סייבר.
כאשר מפתחים טכנולוגיה חדשנית, תמיד יש מציאות שסוגים שונים של טכנולוגיות יאיימו זה על זה. נראה שזה המקרה עם מחשוב קוונטי ו בלוקצ'איn, מכיוון שאלגוריתמים קוונטיים רבים מוכנים לאיים על המערכת המאובטחת הנוספת של בלוקצ'יין. לפי א מחקר 2022 by דלויט, מעט מאוד מטבעות קריפטוגרפיים נוכחיים, או חברות מבוססות בלוקצ'יין, עשו כל מאמץ כדי להפוך לאבטחת קוונטית. "רוב מטבעות הקריפטו אפילו לא מזהים את הבעיה הזו [מחשוב קוונטי] במפות הדרכים שלהם", מחקר קבע. בעוד שמחשוב קוונטי אולי לא מאיים כרגע על פלטפורמות בלוקצ'יין, הוא, בשלב מסוים, יהפוך מפותח מספיק כדי לעשות זאת, מה שיוביל אולי ל- להקטין בשימוש במטבעות קריפטוגרפיים.
הגדרת אלגוריתמים של בלוקצ'יין ואלגוריתמים קוונטיים
למי שלא מכיר בלוקצ'יין, ה פלטפורמה מעוצב כ ספר ספרים דיגיטלי לרוץ על מספר מכונות בתוך רשת עמית לעמית. Blockchain משתמש במחוללי מספרים אקראיים יחד עם הנתונים עצמם (מאוחסנים בתוך בלוקים) כדי ליצור hash או תווית של כל בלוק. כל hash מבוסס בחלקו על hash של הבלוק הקודם, מה שמקשה על הפריצה. אם בלוק נפרץ, ה-hash שלו משתנה מיד, וה-blockchain נשבר. האקר יצטרך לשנות בהצלחה את כל הגיבובים הבאים בשרשרת, יחד עם כל הגיבובים בכל מחשב ברשת כדי לייצר פריצה מוצלחת. זו אחת הסיבות לכך שבלוקצ'יין היא פלטפורמה דיגיטלית מאובטחת יותר.
מארק וובר, אדריכל קוונטים מוביל ב-Universal Quantum דן במחשוב קוונטי ובמטבעות קריפטוגרפיים וכן בבלוקצ'יין (PC Universal Quantum)
עם זאת, רוב המומחים רואים את היכולות של מחשוב קוונטי, במיוחד קוונטי אלגוריתמים, בהיותו איום בר קיימא על מערכת הבלוקצ'יין. המאיים ביותר מבין האלגוריתמים הללו הוא האלגוריתמים של שור ושל גרובר. האלגוריתם של שור הוקמה באמצע שנות ה-1990 כדרך למצוא גורמים ראשוניים של מספר שלם נתון. "במובנים רבים, זה אכן הניע את התחום עם ההתרגשות הזו של אפליקציה בשילוב יתרון אקספוננציאלי באמצעות מחשבים קוונטיים", הסביר מארק וובר, מוביל אדריכל קוונטים ב קוונטים אוניברסליים, חברה המתמקדת בבניית הדור הבא של מחשבים קוונטיים. וובר חקר את האינטראקציות בין מחשוב קוונטי לבלוקצ'יין, במיוחד במקרה של מטבעות קריפטוגרפיים. מכיוון שתקשורת מוצפנת רבות, כמו בלוקצ'יין, משתמשת במפתחות ציבוריים ופרטיים עבור אלגוריתמים של ערוצים מאובטחים, כמו זו של שור עלולה לאיים לחשוף מפתחות פרטיים באמצעות עיבוד המפתח הציבורי. "למרות שהמפתחות האלה נחשבים מאובטחים בעולם הקלאסי, כשיש לנו מחשב קוונטי מספיק חזק, נוכל לפצח את טכניקות ההצפנה האלה", הוסיף וובר.
באופן דומה, האלגוריתם של גרובר עשוי להוות איום על הבלוקצ'יין בשל יכולתו לייעל את יכולות החיפוש ולמצוא ערכים חשובים בין מאגרים גדולים של נתונים אקראיים. כ 2022 פורבס המאמר קובע: "ההבדל בין האלגוריתמים של גרובר ושל שור הוא שהאלגוריתמים של גרובר מהווה יותר איום לגיבוב קריפטוגרפי ונתונים מאוחסנים, בעוד שאלו של שור מהווה איום על ערוץ התקשורת שבו נמצאים נתונים בין הארנק [המטבע הקריפטוגרפי] לצמתי הבלוקצ'יין". בגלל שני האלגוריתמים הללו, מומחים רבים חוזים שמחשוב קוונטי עלול בסופו של דבר לאיים על כל פלטפורמת המטבעות הקריפטוגרפיים, ולהפוך אותה לחסרת ערך.
לעת עתה, יש פיגור בזמן, שכן הטכנולוגיה הקוונטית ממשיכה להתפתח. וארגונים רבים וחברות קוונטיות משתמשים בפיגור הזמן הזה כדי להבין יותר את היתרונות והאיומים של טכנולוגיה קוונטית. כאדריכל קוונטי, וובר לא רק פועל לבניית הדור הבא של מחשבים קוונטיים אלא גם מנסה להבין את ציר הזמן של ההשפעה הקוונטית. הוא שואל לעתים קרובות: "כמה מהר אנחנו צריכים לפתור את הבעיה הזו כדי שזה יהיה יתרון קוונטי רלוונטי? לבעיות מסוימות, אולי תשמח להמתין ימים לתשובתך. בעוד שבמקרים מסוימים, כמו שבירת היבטים מסוימים של ההצפנה, יש חלון זמן של פגיעות. זה אומר שאתה צריך לפתור את זה מהר מאוד, כמו אולי פחות מ-10 דקות, וזמן הריצה הרצוי הזה ממשיך להגדיר את הדרישות לגבי החומרה הקוונטית."
בכל הנוגע להצפנה ובלוקצ'יין, גם השפעות קוונטיות יכולות לשחק תפקיד חיובי. "מחוללי המספרים האקראיים עבור שיטות ההצפנה הללו יכולים להגיע מא מקור קוונטי"אמר וובר. "אנו יכולים להשתמש במספר קטן של קיוביטים כמקור מספר אקראי אמיתי בעצם. עכשיו אנחנו לא מדברים כאן על מחשבים קוונטיים בקנה מידה גדול, אבל אנחנו מדברים על קיוביטים המשמשים כדי לחזק את מידת ההצפנה שיש לנו." עם זאת, הקיוביטים הללו עשויים להפוך לחרב פיפיות, מה שמאפשר גם דרך קלה יותר לפרוץ למערכת מטבעות קריפטוגרפיים פוטנציאליים.
פריצה למטבעות קריפטו באמצעות מחשוב קוונטי
מטבעות קריפטוגרפיים רבים, כמו ביטקוין, משתמשים בטכניקה הנקראת עקומה אליפטית (EC) קריפטוגרפיה כדי להבטיח עסקאות מוצפנות. EC משתמשת בזוגות של מפתחות ציבוריים ופרטיים הן לפענוח והן להצפנה. "יש לו גם אלמנט חלון זמן משלו", הוסיף וובר. "זה מוביל לשאלה החשובה: אם נוכל לשבור את המפתחות האלה, איזה אחוז מרשת הביטקוין יהיה פגיע? מחקר אחר הראה שיש אחוז מסוים מכלל הביטקוין כרגע שיהיה פגיע למתקפה איטית, וזה בערך 25%". וובר, ומומחים אחרים, מאמינים שהחומרה הקוונטית הנדרשת למתקפה איטית כזו נמצאת עדיין כמה שנים מהמקום שבו אנחנו נמצאים עכשיו, אבל מטבעות קריפטוגרפיים ממשיכים להתאמץ מעט כדי להגן על המערכות שלהם. "אם לא היה שינוי, יהיו שני שלבים של שיבוש", הסביר וובר. "25% הראשונים בערך של כל הביטקוין יהיו פגיעים, וזו תהיה פגיעה אמון גדולה במערכת, אבל אולי לא לגמרי קטסטרופלית. אבל השלב השני, שבו אנחנו מסוגלים לשבור את ההצפנה בחלון הזמן הקטן יותר, זה יהפוך את כל העסקאות לפגיעות ובסופו של דבר יהיה הסוף של הביטקוין".
מחשבים קוונטיים המסוגלים לשבור את סגנון ההצפנה הזה דורשים לעת עתה למעלה ממיליון קיוביטים פיזיים, וזה רחוק מכ-100 הארגונים המובילים שיש כיום. וובר מסביר שזה מה שמניע את Universal Quantum "תמיד התמקדנו בשאלת קנה המידה, וקבלנו כעת החלטות עיצוביות שיאפשרו לנו במהירות האפשרית לצמוח לגדלי המכשירים הדרושים ליתרון קוונטי רחב".
וובר מקווה שחברות ביטקוין ומטבעות קריפטוגרפיים אחרים ינצלו את פיגור הזמן עד חסין קוונטים הפלטפורמות שלהם. לדברי וובר: "בתיאוריה אמור להיות מספיק זמן לביטקוין לבצע מעבר כזה. נקודה שאחד ממשתפי הפעולה שלי מעלה היא האתגרים בתהליך הממשל, כלומר איך תקבל מספיק הסכמה בקהילה כדי לומר 'בסדר שכולנו צריכים להשתנות, זה משהו שאסור להתעלם ממנו'". ייתכן שיש צורך בקונצנזוס, והיכולת להפוך את הבלוקצ'יין לעמיד בקוונטים בפיתוח, זה הופך למירוץ נגד הזמן למען עתיד הביטקוין ומטבעות קריפטוגרפיים אחרים.
אבל, כפי שגם וובר מסביר, מחשוב קוונטי אינו רע עבור הבלוקצ'יין, מכיוון שהוא יכול לתת פתרונות חשובים למימון מבוזר ולבנקים אוטונומיים. "כל היישומים שאנו מתלהבים מהם עבור מחשוב קוונטי בפיננסים, כך שרבות מהבעיות הללו יצטרכו להיפתר גם בגרסאות המבוזרות של המערכות הללו", אמר וובר. "אז האם מערכת פיננסית מבוזרת יכולה גם לחפש מחשב קוונטי על הענן כדי לפתור בעיות מסוימות? יִתָכֵן…"
קנה יוז-קסטלברי היא כותבת צוות ב-Inside Quantum Technology ו-Science Communicator ב-JILA (שותפות בין אוניברסיטת קולורדו בולדר ו-NIST). פעימות הכתיבה שלה כוללות Deep Tech, Metaverse וטכנולוגיה קוונטית.
