By Kenny Hughes-Castleberry wysłano 14 października 2022 r
Więcej informacji na temat obliczeń kwantowych i kryptowalut można znaleźć na stronie spadek IQT konferencja na temat obliczeń kwantowych i cyberbezpieczeństwa.
Podczas opracowywania innowacyjnych technologii zawsze istnieje rzeczywistość, że różne rodzaje technologii będą sobie nawzajem zagrażać. Wydaje się, że tak jest w przypadku obliczeń kwantowych i blockchain, ponieważ wiele algorytmów kwantowych może zagrozić wyjątkowo bezpiecznemu systemowi blockchain. Według Badanie 2022 by Deloitte, bardzo niewiele obecnych kryptowalut lub firm opartych na blockchainie podjęło jakiekolwiek wysiłki, aby zapewnić bezpieczeństwo kwantowe. „Większość kryptowalut nawet nie identyfikuje tego problemu [informatyki kwantowej] w swoich planach działania” – dodał stwierdzono w badaniu. Chociaż przetwarzanie kwantowe może obecnie nie zagrażać platformom blockchain, w pewnym momencie stanie się wystarczająco rozwinięte, aby to zrobić, co prawdopodobnie doprowadzi do spadek w korzystaniu z kryptowalut.
Definiowanie algorytmów Blockchain i Quantum
Dla tych, którzy nie są zaznajomieni z blockchainem, Platforma jest zaprojektowany jako księga cyfrowa działać na wielu komputerach w sieci peer-to-peer. Blockchain wykorzystuje generatory liczb losowych wraz z samymi danymi (przechowywanymi w blokach), aby utworzyć skrót lub etykietę każdego bloku. Każdy skrót jest częściowo oparty na haszu poprzedniego bloku, co utrudnia jego zhakowanie. Jeśli blok zostanie zhakowany, jego skrót natychmiast się zmieni, a łańcuch bloków ulegnie uszkodzeniu. Haker musiałby pomyślnie zmienić wszystkie następujące skróty w łańcuchu, a także wszystkie skróty na każdym komputerze w sieci, aby dokonać udanego włamania. Jest to jeden z powodów, dla których blockchain jest bezpieczniejszą platformą cyfrową.
Mark Webber, główny architekt Quantum w Universal Quantum omawia obliczenia kwantowe i kryptowaluty, a także blockchain (PC Universal Quantum)
Jednak większość ekspertów dostrzega możliwości obliczeń kwantowych, a konkretnie kwantowych Algorytmy, stanowiąc realne zagrożenie dla systemu blockchain. Najbardziej groźnymi z tych algorytmów są algorytmy Shora i Grovera. algorytm faktoryzacji shora powstał w połowie lat 1990. XX wieku jako sposób na znalezienie czynników pierwszych danej liczby całkowitej. „Pod wieloma względami rzeczywiście zapoczątkował całą dziedzinę dzięki ekscytacji związanej z aplikacją połączoną z wykładniczą przewagą dzięki wykorzystaniu komputerów kwantowych” – wyjaśnił Mark Webber, kierownik Quantum Architect w Uniwersalny kwant, firmy skupiającej się na budowie nowej generacji komputerów kwantowych. Webber badał interakcje między obliczeniami kwantowymi a blockchainem, szczególnie w przypadku kryptowalut. Ponieważ wiele szyfrowanych komunikatów, takich jak łańcuch bloków, wykorzystuje klucze publiczne i prywatne do algorytmów bezpiecznych kanałów, podobnie jak algorytm Shor może zagrozić ujawnieniem kluczy prywatnych poprzez przetwarzanie klucza publicznego. „Chociaż w świecie klasycznym uważa się, że te klucze są bezpieczne, to gdy będziemy mieli wystarczająco mocny komputer kwantowy, będziemy w stanie złamać te techniki szyfrowania” – dodał Webber.
Podobnie algorytm Grovera może stanowić zagrożenie dla blockchain ze względu na jego zdolność do optymalizacji możliwości wyszukiwania i znajdowania ważnych wartości wśród dużych pul losowych danych. Jak 2022 Forbes W artykule stwierdza się: „Różnica między algorytmami Grovera i Shora polega na tym, że Grover stanowi większe zagrożenie dla kryptograficznego mieszania i przechowywanych danych, podczas gdy Shor stanowi zagrożenie dla kanału komunikacji, w którym znajdują się dane między portfelem [kryptowaluty] a węzłami blockchain”. Ze względu na te dwa algorytmy wielu ekspertów przewiduje, że obliczenia kwantowe mogą ostatecznie zagrozić całej platformie kryptowalut, czyniąc ją bezwartościową.
Na razie istnieje opóźnienie, ponieważ technologia kwantowa stale się rozwija. Wiele organizacji i firm kwantowych wykorzystuje to opóźnienie, aby lepiej zrozumieć korzyści i zagrożenia związane z technologią kwantową. Jako architekt kwantowy Webber nie tylko pracuje nad budową komputerów kwantowych nowej generacji, ale także próbuje zrozumieć harmonogram oddziaływania kwantowego. Często pyta: „Jak szybko musimy rozwiązać ten problem, aby był to istotna przewaga kwantowa? W przypadku niektórych problemów możesz poczekać kilka dni na odpowiedź. Natomiast w niektórych przypadkach, np. złamaniu pewnych szczególnych aspektów szyfrowania, istnieje okno czasowe podatności. Oznacza to, że trzeba rozwiązać ten problem bardzo szybko, na przykład w mniej niż 10 minut, a wymagany czas działania pozwala określić wymagania dotyczące sprzętu kwantowego”.
Jeśli chodzi o szyfrowanie i blockchain, efekty kwantowe mogą również odegrać pozytywną rolę. „Generatory liczb losowych dla tych metod szyfrowania mogą pochodzić z: źródło kwantowe– stwierdził Webber. „Możemy wykorzystać niewielką liczbę kubitów jako zasadniczo prawdziwe źródło liczb losowych. Nie mówimy tutaj o wielkoskalowych komputerach kwantowych, ale mówimy o kubitach używanych do wzmocnienia stopnia szyfrowania, jakie posiadamy”. Jednak te kubity mogą stać się mieczem obosiecznym, umożliwiającym także łatwiejsze włamanie się do potencjalnego systemu kryptowalut.
Włamywanie się do kryptowalut za pomocą obliczeń kwantowych
Wiele kryptowalut, takich jak Bitcoin, wykorzystuje technikę zwaną krzywa eliptyczna (EC) kryptografia zapewniająca szyfrowanie transakcji. EC używa par kluczy publicznych i prywatnych zarówno do deszyfrowania, jak i szyfrowania. „Ma również swój własny element okna czasowego” – dodał Webber. „To prowadzi do ważnego pytania: jeśli uda nam się złamać te klucze, jaki procent sieci Bitcoin byłby podatny na ataki? Inne badania wykazały, że obecnie istnieje pewien procent wszystkich bitcoinów, który byłby podatny na powolny atak i wynosi około 25%. Webber i inni eksperci uważają, że sprzęt kwantowy wymagany do tak powolnego ataku to jeszcze kilka lat od stanu, w którym się znajdujemy, ale kryptowaluty w dalszym ciągu nie podejmują wysiłków, aby zapewnić kwantową odporność swoich systemów. „Jeśli nie byłoby żadnych zmian, będą dwie fazy zakłóceń” – wyjaśnił Webber. „Mniej więcej pierwsze 25% wszystkich Bitcoinów byłoby podatnych na ataki, co byłoby dużym ciosem dla zaufania systemu, ale być może nie całkowicie katastrofalnym. Ale druga faza, w której jesteśmy w stanie złamać szyfrowanie w krótszym oknie czasowym, naraziłaby wszystkie transakcje na ryzyko i ostatecznie oznaczałaby koniec Bitcoina.”
Szacuje się, że komputery kwantowe zdolne do złamania tego stylu szyfrowania będą wymagały ponad miliona fizycznych kubitów, co znacznie odbiega od liczby około 100 wiodących organizacji, jakie obecnie posiadają. Webber wyjaśnia, że to właśnie napędza Universal Quantum „Zawsze skupialiśmy się na kwestii skalowania, podejmując teraz decyzje projektowe, które umożliwią nam jak najszybsze rozwinięcie urządzeń do rozmiarów niezbędnych do uzyskania szerokiej przewagi kwantowej”.
Webber ma nadzieję, że firmy Bitcoin i inne kryptowaluty wykorzystają opóźnienie kwantowy ich platformy. Według Webbera: „Teoretycznie Bitcoin powinien mieć wystarczająco dużo czasu na dokonanie takiej zmiany. Kwestia, którą porusza jeden z moich współpracowników, to wyzwania związane z procesem zarządzania, czyli sposobem na uzyskanie wystarczającego porozumienia w społeczności, aby powiedzieć: „OK, wszyscy powinniśmy się zmienić, jest to coś, czego nie należy ignorować”. ewentualnie potrzebny konsensus i możliwość uczynienia blockchainu odpornym na kwanty w rozwoju, staje się wyścigiem z czasem o przyszłość bitcoina i innych kryptowalut.
Ale, jak wyjaśnia również Webber, obliczenia kwantowe nie są wcale złe dla blockchain, ponieważ mogą zapewnić ważne rozwiązania zdecentralizowanym finansom i autonomicznym bankom. „Wszystkie aplikacje kwantowe w finansach, które nas tak ekscytują, więc wiele z tych problemów będzie musiało zostać rozwiązanych w zdecentralizowanych wersjach tych systemów” – powiedział Webber. „Czy zatem zdecentralizowany system finansowy mógłby również poszukiwać komputera kwantowego w chmurze, aby rozwiązać pewne problemy? Prawdopodobnie…"
Kenna Hughes-Castleberry jest pisarzem personelu w Inside Quantum Technology i Science Communicator w JILA (partnerstwo między University of Colorado Boulder i NIST). Jej pisarskie bity obejmują deep tech, metaverse i technologię kwantową.
