By Kenna Hughes-Castleberry lagt ut 14. oktober 2022
Du kan finne ut mer om kvantedatabehandling og kryptovalutaer på fall IQT konferanse om kvantedatabehandling og cybersikkerhet.
Når man utvikler innovativ teknologi, er det alltid en realitet at ulike typer teknologier vil true hverandre. Dette ser ut til å være tilfellet med kvanteberegning og blockchainn, så mange kvantealgoritmer er klar til å true blockchains ekstra sikre system. I følge a 2022 studie by Deloitte, svært få nåværende kryptovalutaer, eller blokkjedebaserte selskaper, har gjort noen innsats for å bli kvantesikre. "De fleste kryptovalutaer identifiserer ikke engang dette problemet [kvanteberegning] i sine veikart," studie oppgitt. Selv om kvantedatabehandling kanskje ikke truer blokkjedeplattformer for øyeblikket, vil den på et tidspunkt bli utviklet nok til å gjøre det, noe som kan føre til en redusere i bruk av kryptovaluta.
Definere blokkjede- og kvantealgoritmer
For de som ikke er kjent med blockchain, kan plattform er designet som en digital hovedbok kjøres på flere maskiner innenfor et peer-to-peer-nettverk. Blockchain bruker tilfeldige tallgeneratorer sammen med selve dataene (lagret i blokker) for å lage en hash eller etikett for hver blokk. Hver hash er delvis basert på forrige blokks hash, noe som gjør det vanskeligere å hacke. Hvis en blokk blir hacket, endres hashen umiddelbart, og blokkjeden bryter. En hacker må lykkes med å endre alle følgende hashes i kjeden, sammen med alle hashes på hver datamaskin i nettverket for å produsere et vellykket hack. Dette er en grunn til at blockchain er en sikrere digital plattform.
Mark Webber, ledende Quantum Architect hos Universal Quantum diskuterer kvantedatabehandling og kryptovalutaer samt blokkjede (PC Universal Quantum)
Imidlertid ser de fleste eksperter evnene til kvanteberegning, spesielt kvante algoritmer, som er en levedyktig trussel mot blokkjedesystemet. Den mest truende av disse algoritmene er Shors og Grovers algoritmer. Shor algoritme ble etablert på midten av 1990-tallet som en måte å finne primfaktorer for et gitt heltall. "På mange måter kickstartet det feltet med denne spenningen til en applikasjon sammen med en eksponentiell fordel ved bruk av kvantedatamaskiner," forklarte Mark Webber, leder Quantum Architect hos Universal Quantum, et selskap fokusert på å bygge neste generasjon kvantedatamaskiner. Webber studerte interaksjonene mellom kvantedatabehandling og blokkjede, spesielt når det gjelder kryptovalutaer. Ettersom mange kryptert kommunikasjon, som blockchain, bruker offentlige og private nøkler for sikre kanalalgoritmer, kan som Shors true med å avsløre private nøkler gjennom å behandle den offentlige nøkkelen. "Selv om disse nøklene antas å være sikre i den klassiske verden, når vi har en tilstrekkelig kraftig nok kvantedatamaskin, vil vi være i stand til å knekke disse krypteringsteknikkene," la Webber til.
På samme måte kan Grovers algoritme være en trussel mot blokkjede på grunn av dens evne til å optimere søkefunksjoner og finne viktige verdier blant store samlinger av tilfeldige data. Som en 2022 Forbes Artikkelen sier: "Forskjellen mellom Grovers og Shors algoritmer er at Grovers er mer en trussel mot kryptografisk hashing og lagrede data, mens Shors er en trussel mot kommunikasjonskanalen der data mellom [cryptocurrency] lommeboken og blokkjedenodene ligger." På grunn av disse to algoritmene spår mange eksperter at kvantedatabehandling til slutt kan true hele kryptovalutaplattformen, og gjøre den verdiløs.
For nå er det et tidsforsinkelse, ettersom kvanteteknologien fortsetter å utvikle seg. Og mange organisasjoner og kvanteselskaper bruker denne tidsforsinkelsen til å forstå mer av fordelene og truslene ved kvanteteknologi. Som kvantearkitekt jobber Webber ikke bare med å bygge neste generasjon kvantedatamaskiner, men prøver også å forstå tidslinjen for kvantepåvirkning. Han spør ofte: «Hvor raskt må vi løse dette problemet for at det skal være en relevant kvantefordel? For enkelte problemer kan det hende du venter dager på svaret ditt. Mens det i noen tilfeller, som å bryte noen spesielle aspekter ved kryptering, er et sårbarhetstidsvindu. Det betyr at du må løse det veldig raskt, for eksempel kanskje under 10 minutter, og den ønskede kjøretiden fortsetter for å definere kravene til kvantemaskinvaren."
Når det kommer til kryptering og blokkjede, kan kvanteeffekter også spille en positiv rolle. "Tallgeneratorene for disse krypteringsmetodene kan komme fra en kvantekilde", sa Webber. "Vi kan bruke et lite antall qubits som en i hovedsak sann tilfeldig tallkilde. Nå snakker vi ikke om kvantedatamaskiner i stor skala her, men vi snakker om qubits som brukes for å styrke krypteringsgraden vi har.» Likevel kan disse qubitene bli et tveegget sverd, som også muliggjør en enklere måte å hacke seg inn i et potensielt kryptovalutasystem.
Hacking inn i kryptovalutaer ved hjelp av kvantedatabehandling
Mange kryptovalutaer, som Bitcoin, bruker en teknikk som kalles elliptisk kurve (EC) kryptografi for å sikre krypterte transaksjoner. EC bruker par av offentlige og private nøkler for både dekryptering og kryptering. "Den har også sitt eget tidsvinduelement," la Webber til. "Dette fører til det viktige spørsmålet: hvis vi kan bryte disse nøklene, hvilken prosentandel av Bitcoin-nettverket vil være sårbart? Annen forskning har vist at det er en viss prosentandel av de totale bitcoins akkurat nå som vil være sårbare for et sakte angrep, og det er rundt 25 %.» Webber og andre eksperter mener at kvantemaskinvaren som kreves for et så sakte angrep fortsatt er noen år fra der vi er akkurat nå, men kryptovalutaer fortsetter å gjøre liten innsats for å kvantesikre systemene deres. "Hvis det ikke var noen endring, vil det være to faser av forstyrrelse," forklarte Webber. "De første 25% eller så av all Bitcoin ville være sårbare, og det ville være et stort tillitstreff for systemet, men kanskje ikke helt katastrofalt. Men den andre fasen, der vi er i stand til å bryte krypteringen innenfor det mindre tidsvinduet, vil gjøre alle transaksjoner sårbare og til slutt være slutten på Bitcoin.
Kvantedatamaskiner som er i stand til å bryte denne krypteringsstilen, er foreløpig anslått å kreve over en million fysiske qubits, noe som er langt fra de rundt 100 ledende organisasjonene nå har. Webber forklarer at det er dette som driver Universal Quantum "Vi har alltid vært fokusert på skaleringsspørsmålet, og tar designbeslutninger nå som vil gjøre oss i stand til så raskt som mulig å vokse til enhetsstørrelsene som er nødvendige for bred kvantefordel."
Webber håper Bitcoin-selskaper og andre kryptovalutaer vil utnytte tidsforsinkelsen til kvantesikker plattformene deres. I følge Webber: "Det burde i teorien være nok tid for Bitcoin til å gjøre en slik bytte. Et poeng en av mine samarbeidspartnere tar opp er utfordringene med styringsprosessen, som er hvordan du vil få nok enighet i samfunnet til å si "ok, vi bør alle endre oss, dette er noe som ikke bør ignoreres." konsensus som muligens er nødvendig, og muligheten til å gjøre blockchain kvantemotstandsdyktig i utvikling, blir det et kappløp mot tiden for fremtiden til bitcoin og andre kryptovalutaer.
Men, som Webber også forklarer, er ikke kvantedatabehandling dårlig for blockchain, siden det kan gi viktige løsninger til desentralisert finans og autonome banker. "Alle applikasjonene vi er begeistret for for kvanteberegning innen finans, så mange av disse problemene må også løses i de desentraliserte versjonene av disse systemene," sa Webber. "Så, kan et desentralisert økonomisystem også søke etter en kvantedatamaskin på skyen for å løse visse problemer? Muligens…"
Kenna Hughes-Castleberry er stabsskribent ved Inside Quantum Technology og Science Communicator ved JILA (et partnerskap mellom University of Colorado Boulder og NIST). Skriverytmene hennes inkluderer dypteknologi, metaverset og kvanteteknologi.
