By Kenna Hughes-Castleberry objavljeno 14. oktober 2022
Več o kvantnem računalništvu in kriptovalutah lahko izveste na padec IQT konferenca o kvantnem računalništvu in kibernetski varnosti.
Pri razvoju inovativne tehnologije vedno obstaja realnost, da bodo različne vrste tehnologij ogrožale druga drugo. Zdi se, da je to v primeru kvantnega računalništva in blockchain, saj je veliko kvantnih algoritmov pripravljenih ogroziti izjemno varen sistem blockchain. Po mnenju a 2022 študija by Deloitte, se je zelo malo trenutnih kriptovalut ali podjetij, ki temeljijo na verigi blokov, potrudilo, da bi postalo kvantno varno. "Večina kriptovalut tega problema [kvantnega računalništva] sploh ne identificira v svojih načrtih," navedla študija. Čeprav kvantno računalništvo morda trenutno ne ogroža platform blockchain, bo na neki točki postalo dovolj razvito, da bo to lahko storilo, kar bo morda povzročilo zmanjša pri uporabi kriptovalute.
Definiranje blokovnih in kvantnih algoritmov
Za tiste, ki blockchaina ne poznate, je platforma je zasnovan kot digitalna knjiga delujejo na več računalnikih v omrežju enakovrednih. Blockchain uporablja generatorje naključnih števil skupaj s samimi podatki (shranjenimi znotraj blokov), da ustvari zgoščeno vrednost ali oznako vsakega bloka. Vsaka zgoščena vrednost deloma temelji na zgoščeni vrednosti prejšnjega bloka, zaradi česar je težje vdreti. Če pride do vdora v blok, se njegov hash takoj spremeni in veriga blokov se prekine. Heker bi moral uspešno spremeniti vse naslednje zgoščene vrednosti v verigi, skupaj z vsemi zgoščenimi vrednostmi v vsakem računalniku v omrežju, da bi izvedel uspešen vdor. To je eden od razlogov, zakaj je blockchain bolj varna digitalna platforma.
Mark Webber, vodilni arhitekt Quantum pri Universal Quantum, razpravlja o kvantnem računalništvu in kriptovalutah ter verigi blokov (PC Universal Quantum)
Vendar pa večina strokovnjakov vidi zmožnosti kvantnega računalništva, zlasti kvantnega algoritmi, ki predstavlja resno grožnjo sistemu blockchain. Najbolj nevaren med temi algoritmi je Shorjev in Groverjev algoritem. Shorjev algoritem je bil ustanovljen sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja kot način iskanja prafaktorjev danega celega števila. "Na veliko načinov je zagnala področje s to vznemirljivostjo aplikacije, združene z eksponentno prednostjo pri uporabi kvantnih računalnikov," je pojasnil Mark Webber, vodilni kvantni arhitekt pri Univerzalni kvant, podjetje, ki se osredotoča na izdelavo naslednje generacije kvantnih računalnikov. Webber je preučeval interakcije med kvantnim računalništvom in verigo blokov, zlasti v primeru kriptovalut. Ker veliko šifriranih komunikacij, kot je veriga blokov, uporablja javne in zasebne ključe za algoritme varnih kanalov, bi lahko, kot je Shorjev, ogrozilo razkritje zasebnih ključev z obdelavo javnega ključa. "Medtem ko se verjame, da so ti ključi v klasičnem svetu varni, ko bomo imeli dovolj zmogljiv kvantni računalnik, bomo lahko razbili te tehnike šifriranja," je dodal Webber.
Podobno je lahko Groverjev algoritem grožnja za blockchain zaradi svoje zmožnosti optimizacije zmožnosti iskanja in iskanja pomembnih vrednosti med velikimi zbirkami naključnih podatkov. Kot 2022 Forbes članek navaja: "Razlika med Groverjevim in Shorjevim algoritmom je v tem, da je Groverjev bolj grožnja kriptografskemu zgoščevanju in shranjenim podatkom, medtem ko je Shorov grožnja komunikacijskemu kanalu, kjer se nahajajo podatki med denarnico [kriptovalute] in vozlišči blockchain." Zaradi teh dveh algoritmov mnogi strokovnjaki napovedujejo, da bi lahko kvantno računalništvo sčasoma ogrozilo celotno platformo kriptovalut in jo naredilo brez vrednosti.
Za zdaj obstaja časovni zamik, saj se kvantna tehnologija še naprej razvija. Številne organizacije in kvantna podjetja uporabljajo ta časovni zamik, da bolje razumejo prednosti in nevarnosti kvantne tehnologije. Kot kvantni arhitekt si Webber ne prizadeva le zgraditi naslednje generacije kvantnih računalnikov, ampak poskuša tudi razumeti časovnico kvantnega vpliva. Pogosto se sprašuje: »Kako hitro moramo rešiti ta problem, da bo to relevantna kvantna prednost? Pri nekaterih težavah boste morda z veseljem čakali več dni na odgovor. Medtem ko v nekaterih primerih, kot je zlom nekaterih posebnih vidikov šifriranja, obstaja časovno okno ranljivosti. To pomeni, da ga morate rešiti zelo hitro, na primer v manj kot 10 minutah, in ta želeni čas izvajanja se nadaljuje za določanje zahtev kvantne strojne opreme.«
Ko gre za šifriranje in blockchain, lahko kvantni učinki igrajo tudi pozitivno vlogo. »Generatorji naključnih števil za te metode šifriranja lahko izvirajo iz a kvantni vir,« je dejal Webber. »Majhno število kubitov lahko uporabimo kot v bistvu pravi vir naključnih števil. Tukaj ne govorimo o velikih kvantnih računalnikih, ampak govorimo o kubitih, ki se uporabljajo za krepitev stopnje šifriranja, ki ga imamo.« Kljub temu lahko ti kubiti postanejo dvorezen meč, ki omogoča lažji način vdora v potencialni sistem kriptovalut.
Vdiranje v kriptovalute z uporabo kvantnega računalništva
Številne kriptovalute, kot je Bitcoin, uporabljajo tehniko, imenovano eliptična krivulja (EC) kriptografija za zagotavljanje šifriranih transakcij. EC uporablja pare javnih in zasebnih ključev za dešifriranje in šifriranje. "Ima tudi svoj element časovnega okna," je dodal Webber. »To vodi do pomembnega vprašanja: če lahko zlomimo te ključe, kolikšen odstotek omrežja Bitcoin bi bil ranljiv? Druge raziskave so pokazale, da trenutno obstaja določen odstotek vseh bitcoinov, ki bi bili ranljivi za počasen napad, in to okoli 25 %.« Webber in drugi strokovnjaki menijo, da je kvantna strojna oprema, potrebna za tako počasen napad, še nekaj let od tega, kar smo trenutno, vendar se kriptovalute še naprej malo trudijo, da bi svoje sisteme kvantno zaščitile. "Če ni bilo sprememb, bosta dve fazi motenj," je pojasnil Webber. »Prvih približno 25 % vseh bitcoinov bi bilo ranljivih in to bi bil velik udarec za zaupanje sistema, a morda ne povsem katastrofalen. Toda druga faza, kjer lahko razbijemo šifriranje v manjšem časovnem oknu, bi naredila vse transakcije ranljive in bi na koncu pomenilo konec Bitcoina.«
Za kvantne računalnike, ki lahko razbijejo ta slog šifriranja, je za zdaj ocenjeno, da zahtevajo več kot milijon fizičnih kubitov, kar je daleč od približno 100 vodilnih organizacij, ki jih imajo zdaj. Webber pojasnjuje, da je to tisto, kar poganja Universal Quantum. "Vedno smo bili osredotočeni na vprašanje skaliranja in zdaj sprejemamo oblikovalske odločitve, ki nam bodo omogočile čim hitrejšo rast do velikosti naprave, potrebne za široko kvantno prednost."
Webber upa, da bodo Bitcoin podjetja in druge kriptovalute izkoristile časovni zamik za kvantno odporen their platforms. According to Webber: “There should, in theory, be enough time for Bitcoin to make such a switch. A point one of my collaborators brings up is the challenges with the governance process, which is how you would get enough agreement in the community to say ‘okay we should all change, this is something that shouldn’t be ignored.’” With a consensus possibly needed, and the ability to make blockchain quantum resistant in development, it becomes a race against time for the future of bitcoin and other cryptocurrencies.
Toda, kot tudi pojasnjuje Webber, kvantno računalništvo ni vse slabo za blockchain, saj lahko ponudi pomembne rešitve za decentralizirane finance in avtonomne banke. "Vse aplikacije, nad katerimi smo navdušeni za kvantno računalništvo v financah, bo treba veliko teh težav rešiti tudi v decentraliziranih različicah teh sistemov," je dejal Webber. »Ali bi torej decentralizirani finančni sistem lahko poiskal tudi kvantni računalnik v oblaku za reševanje določenih težav? Morebiti…”
Kenna Hughes-Castleberry je zaposlena pisateljica pri Inside Quantum Technology in znanstveni komunikator pri JILA (partnerstvo med Univerzo Colorado Boulder in NIST). Njeni utripi pisanja vključujejo globoko tehnologijo, metaverzum in kvantno tehnologijo.
