By Кенна Хьюз-Каслберрі опубліковано 14 жовт. 2022 р
Ви можете дізнатися більше про квантові обчислення та криптовалюти на падіння IQT конференція з квантових обчислень та кібербезпеки.
При розробці інноваційних технологій завжди існує реальність того, що різні типи технологій будуть загрожувати одна одній. Здається, це стосується квантових обчислень і блокчейn, оскільки багато квантових алгоритмів готові загрожувати надзвичайно безпечній системі блокчейну. За словами а 2022 дослідження by Deloitte, дуже мало поточних криптовалют або компаній, що базуються на блокчейні, доклали будь-яких зусиль, щоб стати квантово безпечними. «Більшість криптовалют навіть не визначають цю проблему [квантових обчислень] у своїх дорожніх картах», дослідження зазначено. Хоча наразі квантові обчислення можуть не загрожувати платформам блокчейну, у певний момент вони стануть достатньо розвиненими, щоб це зробити, що, можливо, призведе до зменшити у використанні криптовалюти.
Визначення блокчейну та квантових алгоритмів
Для тих, хто не знайомий з блокчейном, платформа розроблений як цифрова книга працювати на кількох машинах у одноранговій мережі. Blockchain використовує генератори випадкових чисел разом із самими даними (зберігаються всередині блоків), щоб створити хеш або мітку кожного блоку. Кожен хеш частково базується на хеші попереднього блоку, що ускладнює його злам. Якщо блок зламаний, його хеш негайно змінюється, і блокчейн ламається. Хакер мав би успішно змінити всі наступні хеші в ланцюжку разом із усіма хешами на кожному комп’ютері в мережі, щоб здійснити успішний злом. Це одна з причин, чому блокчейн є більш безпечною цифровою платформою.
Марк Веббер, провідний архітектор Quantum в Universal Quantum, обговорює квантові обчислення та криптовалюти, а також блокчейн (PC Universal Quantum)
Однак більшість експертів бачать можливості квантових обчислень, зокрема квантових алгоритми, будучи реальною загрозою для системи блокчейн. Найбільш небезпечним з цих алгоритмів є алгоритми Шора і Гровера. алгоритм Шора було створено в середині 1990-х як спосіб знайти прості множники даного цілого числа. «У багатьох відношеннях це справді поштовхнуло цю галузь із цим хвилюванням програми в поєднанні з експоненціальною перевагою за допомогою квантових комп’ютерів», – пояснив Марк Веббер, головний архітектор Quantum Універсальний квант, компанія, яка зосереджена на створенні нового покоління квантових комп’ютерів. Веббер вивчав взаємодію між квантовими обчисленнями та блокчейном, зокрема у випадку криптовалют. Оскільки багато зашифрованих комунікацій, як-от блокчейн, використовують відкритий і закритий ключі для алгоритмів безпечних каналів, подібний до Шора, він може загрожувати розкриттям закритих ключів через обробку відкритого ключа. «Хоча ці ключі вважаються безпечними в класичному світі, коли у нас буде досить потужний квантовий комп’ютер, ми зможемо зламати ці методи шифрування», – додав Веббер.
Подібним чином алгоритм Гровера може становити загрозу для блокчейну через його здатність оптимізувати можливості пошуку та знаходити важливі значення серед великих наборів випадкових даних. Як 2022 Forbes У статті йдеться: «Різниця між алгоритмами Гровера та Шора полягає в тому, що алгоритм Гровера є більшою загрозою для криптографічного хешування та збережених даних, тоді як алгоритм Шора є загрозою для каналу зв’язку, де знаходяться дані між гаманцем [криптовалюти] та вузлами блокчейну». Завдяки цим двом алгоритмам багато експертів прогнозують, що квантові обчислення можуть зрештою загрожувати всій криптовалютній платформі, зробивши її марною.
На даний момент існує відставання в часі, оскільки квантова технологія продовжує розвиватися. І багато організацій і квантових компаній використовують цей часовий лаг, щоб краще зрозуміти переваги та загрози квантових технологій. Як квантовий архітектор, Веббер не тільки працює над створенням нового покоління квантових комп’ютерів, але також намагається зрозуміти часову шкалу квантового впливу. Він часто запитує: «Як швидко нам потрібно вирішити цю проблему, щоб вона була релевантною квантовою перевагою?» Для деяких проблем ви можете чекати кілька днів на відповідь. У той час як у деяких випадках, як-от злом певних аспектів шифрування, існує часове вікно вразливості. Це означає, що ви повинні розв’язати це дуже швидко, наприклад, менше ніж за 10 хвилин, і цей бажаний час виконання йде далі, щоб визначити вимоги до квантового обладнання».
Коли мова йде про шифрування та блокчейн, квантові ефекти також можуть зіграти позитивну роль. «Генератори випадкових чисел для цих методів шифрування можуть надходити від a квантове джерело", - сказав Веббер. «Ми можемо використовувати невелику кількість кубітів як фактично справжнє джерело випадкових чисел. Зараз ми не говоримо про великомасштабні квантові комп’ютери, а про кубіти, які використовуються для посилення рівня шифрування». Тим не менш, ці кубіти можуть стати палкою з двома кінцями, дозволяючи також легше зламати потенційну систему криптовалюти.
Злом криптовалют за допомогою квантових обчислень
Багато криптовалют, як-от біткойн, використовують техніку, яка називається еліптична крива (EC) криптографія для забезпечення зашифрованих транзакцій. EC використовує пари відкритих і закритих ключів як для дешифрування, так і для шифрування. «У нього також є власний елемент часового вікна», — додав Веббер. «Це призводить до важливого питання: якщо ми зможемо зламати ці ключі, який відсоток мережі Bitcoin буде вразливим? Інші дослідження показали, що на даний момент існує певний відсоток від загальної кількості біткойнів, який був би вразливим до повільної атаки, а це близько 25%». Веббер та інші експерти вважають, що квантове обладнання, необхідне для такої повільної атаки, ще кілька років від того, де ми зараз знаходимося, але криптовалюти продовжують докладати мало зусиль для квантового захисту своїх систем. «Якщо не буде змін, буде дві фази зриву», — пояснив Веббер. «Приблизно перші 25% усіх біткойнів були б вразливими, і це було б серйозним ударом по довірі до системи, але, можливо, не повністю катастрофічним. Але друга фаза, на якій ми можемо зламати шифрування протягом меншого часового вікна, що зробить усі транзакції вразливими і, зрештою, стане кінцем біткойна».
На даний момент квантові комп’ютери, здатні зламати цей стиль шифрування, потребують понад мільйон фізичних кубітів, що далеко від приблизно 100 провідних організацій, якими зараз володіють. Веббер пояснює, що це те, що рухає Universal Quantum. «Ми завжди були зосереджені на питанні масштабування, приймаючи дизайнерські рішення зараз, які дозволять нам якомога швидше збільшити розміри пристроїв, необхідні для широкої квантової переваги».
Веббер сподівається, що біткойн-компанії та інші криптовалюти скористаються тимчасовим відставанням квантово-доказ їхні платформи. За словами Веббера: «Теоретично має бути достатньо часу, щоб біткойн зробив такий перехід. Один із моїх співробітників підкреслює проблеми з процесом управління, тобто те, як ви досягнете достатньої згоди в спільноті, щоб сказати: «гаразд, ми всі повинні змінитися, це те, що не слід ігнорувати». Консенсус, можливо, необхідний, і здатність зробити блокчейн квантово стійким у розробці, це стає гонкою з часом за майбутнє біткойна та інших криптовалют.
Але, як також пояснює Веббер, квантові обчислення не такі вже й погані для блокчейну, оскільки вони можуть надати важливі рішення для децентралізованих фінансів і автономних банків. «Усі програми, які нас цікавлять для квантових обчислень у фінансах, тому багато з цих проблем також потрібно буде вирішити в децентралізованих версіях цих систем», — сказав Веббер. «Тож чи може децентралізована фінансова система також шукати квантовий комп’ютер у хмарі для вирішення певних проблем? Можливо…”
Кенна Хьюз-Кастлберрі є штатним автором Inside Quantum Technology і науковим комунікатором JILA (партнерство між Університетом Колорадо в Боулдері та NIST). Її ритми написання включають глибинні технології, метавсесвіт і квантові технології.
