By Кенна Хьюз-Кастлберри опубликовано 14 окт 2022
Вы можете узнать больше о квантовых вычислениях и криптовалютах на падение IQT конференция по квантовым вычислениям и кибербезопасности.
При разработке инновационных технологий всегда существует реальность того, что разные типы технологий будут угрожать друг другу. Это похоже на квантовые вычисления и блокчайn, так как многие квантовые алгоритмы могут угрожать сверхзащищенной системе блокчейна. Согласно исследование, проведенное в 2022 г. by Deloitte, очень немногие современные криптовалюты или компании, основанные на блокчейне, предприняли какие-либо усилия для обеспечения квантовой безопасности. «Большинство криптовалют даже не определяют эту проблему [квантовые вычисления] в своих дорожных картах», исследование заявило. Хотя квантовые вычисления в настоящее время могут не угрожать платформам блокчейна, в какой-то момент они станут достаточно развиты, чтобы это сделать, что, возможно, приведет к снижение в использовании криптовалюты.
Определение блокчейна и квантовых алгоритмов
Для тех, кто не знаком с блокчейном, Платформа выполнен в виде цифровая книга работать на нескольких машинах в одноранговой сети. Блокчейн использует генераторы случайных чисел вместе с самими данными (хранящимися внутри блоков) для создания хэша или метки каждого блока. Каждый хэш частично основан на хеше предыдущего блока, что затрудняет взлом. Если блок взломан, его хеш сразу меняется, а блокчейн ломается. Хакер должен будет успешно изменить все следующие хэши в цепочке, а также все хэши на каждом компьютере в сети, чтобы произвести успешный взлом. Это одна из причин, по которой блокчейн является более безопасной цифровой платформой.
Марк Уэббер, ведущий квантовый архитектор в Universal Quantum, обсуждает квантовые вычисления и криптовалюты, а также блокчейн (PC Universal Quantum)
Однако большинство экспертов видят возможности квантовых вычислений, особенно квантовых алгоритмы, являясь реальной угрозой для системы блокчейна. Наиболее опасными из этих алгоритмов являются алгоритмы Шора и Гровера. Алгоритм Шора был создан в середине 1990-х годов как способ нахождения простых делителей заданного целого числа. «Во многих отношениях это дало толчок развитию этой области с этим волнением приложения в сочетании с экспоненциальным преимуществом с использованием квантовых компьютеров», — пояснил Марк Уэббер, ведущий квантовый архитектор в Универсальный Квант, компания, занимающаяся созданием квантовых компьютеров следующего поколения. Уэббер изучал взаимодействие между квантовыми вычислениями и блокчейном, особенно в случае криптовалют. Поскольку многие зашифрованные сообщения, такие как блокчейн, используют открытые и закрытые ключи для алгоритмов безопасных каналов, как у Шора, может угрожать раскрытием закрытых ключей путем обработки открытого ключа. «Хотя в классическом мире эти ключи считаются безопасными, когда у нас будет достаточно мощный квантовый компьютер, мы сможем взломать эти методы шифрования», — добавил Уэббер.
Точно так же алгоритм Гровера может представлять угрозу для блокчейна из-за его способности оптимизировать возможности поиска и находить важные значения среди больших пулов случайных данных. Как 2022 Forbes В статье говорится: «Разница между алгоритмами Гровера и Шора заключается в том, что алгоритм Гровера представляет собой скорее угрозу для криптографического хеширования и хранимых данных, тогда как алгоритм Шора представляет угрозу для канала связи, в котором находятся данные между [криптовалютным] кошельком и узлами блокчейна». Из-за этих двух алгоритмов многие эксперты предсказывают, что квантовые вычисления могут в конечном итоге угрожать всей криптовалютной платформе, делая ее бесполезной.
На данный момент существует временной лаг, поскольку квантовая технология продолжает развиваться. И многие организации и квантовые компании используют этот временной лаг, чтобы лучше понять преимущества и угрозы квантовых технологий. Как квантовый архитектор Уэббер не только работает над созданием следующего поколения квантовых компьютеров, но и пытается понять временную шкалу квантового воздействия. Он часто спрашивает: «Насколько быстро нам нужно решить эту проблему, чтобы она стала релевантным квантовым преимуществом? Для некоторых задач вы можете ждать ответа несколько дней. Принимая во внимание, что для некоторых случаев, таких как взлом некоторых аспектов шифрования, существует временное окно уязвимости. Это означает, что вы должны решить ее очень быстро, например, менее чем за 10 минут, и это желаемое время работы определяет требования к квантовому оборудованию».
Когда речь идет о шифровании и блокчейне, квантовые эффекты также могут сыграть положительную роль. «Генераторы случайных чисел для этих методов шифрования могут исходить от квантовый источник", - сказал Уэббер. «Мы можем использовать небольшое количество кубитов в качестве по существу истинного источника случайных чисел. Сейчас мы говорим не о крупномасштабных квантовых компьютерах, а о кубитах, используемых для повышения степени шифрования, которое у нас есть». Тем не менее, эти кубиты могут стать обоюдоострым мечом, а также упрощая взлом потенциальной системы криптовалюты.
Взлом криптовалют с помощью квантовых вычислений
Многие криптовалюты, такие как биткойн, используют метод, называемый эллиптическая кривая (EC) криптография для обеспечения зашифрованных транзакций. EC использует пары открытых и закрытых ключей как для расшифровки, так и для шифрования. «У него также есть собственный элемент временного окна», — добавил Уэббер. «Это приводит к важному вопросу: если мы сможем взломать эти ключи, какой процент сети Биткойн будет уязвим? Другое исследование показало, что в настоящее время существует определенный процент от общего количества биткойнов, которые могут быть уязвимы для медленной атаки, и это около 25%». Уэббер и другие эксперты считают, что квантовое оборудование, необходимое для такой медленной атаки, все еще находится в нескольких годах от того, где мы находимся сейчас, но криптовалюты по-прежнему прилагают мало усилий для квантовой защиты своих систем. «Если не было изменений, будет две фазы разрушения», — пояснил Уэббер. «Первые 25% или около того всех биткойнов будут уязвимы, и это будет большим ударом по доверию к системе, но, возможно, не полностью катастрофическим. Но вторая фаза, когда мы сможем взломать шифрование в течение меньшего временного окна, сделает уязвимыми все транзакции и в конечном итоге станет концом Биткойна».
Квантовые компьютеры, способные взломать этот стиль шифрования, на данный момент требуют более миллиона физических кубитов, что далеко от 100 или около того, которыми сейчас располагают ведущие организации. Уэббер объясняет, что это то, что движет Universal Quantum: «Мы всегда были сосредоточены на вопросе масштабирования, сейчас принимая проектные решения, которые позволят нам как можно быстрее вырасти до размеров устройств, необходимых для широкого квантового преимущества».
Уэббер надеется, что биткойн-компании и другие криптовалюты воспользуются задержкой во времени, чтобы квантовостойкий их платформы. По словам Уэббера: «Теоретически у Биткойна должно быть достаточно времени, чтобы совершить такой переход. Один из моих сотрудников поднимает вопрос о проблемах с процессом управления, и именно поэтому вы можете получить достаточное согласие в сообществе, чтобы сказать: «Хорошо, мы все должны измениться, это то, что нельзя игнорировать». консенсус, который, возможно, необходим, и способность сделать блокчейн квантово-устойчивым в развитии, становится гонкой со временем для будущего биткойна и других криптовалют.
Но, как также объясняет Уэббер, квантовые вычисления не так уж плохи для блокчейна, поскольку они могут дать важные решения для децентрализованных финансов и автономных банков. «Все приложения, которые нас интересуют для квантовых вычислений в финансах, поэтому многие из этих проблем также необходимо будет решать в децентрализованных версиях этих систем», — сказал Уэббер. «Итак, может ли децентрализованная финансовая система искать квантовый компьютер в облаке для решения определенных проблем? Возможно…"
Кенна Хьюз-Кастлберри — штатный писатель Inside Quantum Technology и научный коммуникатор JILA (партнерство между Колорадским университетом в Боулдере и NIST). Ее писательские приемы включают в себя глубокие технологии, метавселенную и квантовые технологии.
