محاسبات کوانتومی برای اجرای مدل های اقتصادی در پذیرش کریپتو

براساس بسیاری از حساب ها، محاسبات کوانتومی (QC)، که از “اسپین” اتمی به جای بار الکتریکی برای نمایش 1 و 0 های باینری خود استفاده می کند، در حال تکامل است. با نرخ نمایی اگر QC در مقیاس محقق شود، می تواند یک موهبت برای جامعه بشری باشد، کمک به بهبود عملکرد محصول، طراحی داروهای بهتر و مهندسی هواپیماهای ایمن تر، از جمله مزایای دیگر.

بخش کریپتو نیز می تواند سود کند. به عنوان مثال، همین هفته گذشته، پروژه ای به سفارش بانک کانادا، پذیرش ارز دیجیتال را در بین سازمان های مالی کانادا شبیه سازی کرد با استفاده از محاسبات کوانتومی.

مریم حقیقی، مدیر علوم داده در بانک مرکزی کانادا، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: «ما می‌خواستیم قدرت محاسبات کوانتومی را روی یک مورد تحقیقاتی آزمایش کنیم که حل آن با استفاده از تکنیک‌های محاسباتی کلاسیک دشوار است. .

اما، دیگران نگران هستند که محاسبات کوانتومی، با توجه به قدرت فوق‌العاده «نیروی بی‌رحم» آن، همچنین می‌تواند ساختار رمزنگاری بلاک چین را که به بیت‌کوین خدمت کرده است، بشکند (BTC) از زمان آغاز به کار بسیار خوب است. در واقع، برخی می گویند فقط زمان زیادی است که کامپیوترهای کوانتومی قادر به شناسایی اعداد اول عظیمی هستند که اجزای اصلی کلید خصوصی BTC هستند – با فرض اینکه هیچ اقدام متقابلی ایجاد نشده باشد.

در همین راستا، مقاله اخیراً منتشر شده محاسبه شده چقدر توان کوانتومی برای کپی کردن یک کلید خصوصی BTC لازم است، به عنوان مثال، “تعداد کیوبیت های فیزیکی مورد نیاز برای شکستن رمزگذاری منحنی بیضوی 256 بیتی کلیدها در شبکه بیت کوین”، همانطور که توسط نویسندگان مقاله توضیح داده شده است. ، که با دانشگاه ساسکس مرتبط هستند.

برای اطمینان، این کار آسانی نخواهد بود. الگوریتم بیت‌کوین که کلیدهای عمومی را به کلیدهای خصوصی تبدیل می‌کند، “یک راه” است، به این معنی که تولید کلید عمومی از کلید خصوصی آسان است، اما استخراج یک کلید خصوصی از کلید عمومی با استفاده از رایانه‌های امروزی تقریبا غیرممکن است.

علاوه بر این، همه این کارها باید در حدود 10 دقیقه انجام شود، یعنی میانگین زمانی که یک کلید عمومی در شبکه بیت کوین در معرض دید یا آسیب پذیر قرار می گیرد. همچنین فرض می‌کند که کلید عمومی با آدرس BTC یکسان است، همانطور که در روزهای اولیه بیت‌کوین قبل از اینکه استفاده از الگوریتم KECCAK برای “هش کردن” کلیدهای عمومی برای تولید آدرس‌های BTC رایج شود، چنین بود. تخمین زده می شود که حدود یک چهارم بیت کوین موجود از کلیدهای عمومی هش نشده استفاده می کند.

با توجه به این محدودیت ها، نویسندگان تخمین می زنند که 1.9 میلیارد کیوبیت برای نفوذ به یک کلید خصوصی بیت کوین در عرض 10 دقیقه مورد نیاز است. کیوبیت ها یا بیت های کوانتومی، آنالوگ بیت ها در محاسبات کلاسیک هستند. در مقایسه، امروزه اکثر کامپیوترهای Proto-QC می توانند 50 تا 100 کیوبیت را احضار کنند، اگرچه پردازنده کوانتومی Eagle پیشرفته IBM می تواند 127 کیوبیت را مدیریت کند.

به عبارت دیگر، آن 127 کیوبیت در برابر 1.9 میلیارد مورد نیاز برای شکستن امنیت بیت کوین با استفاده از یک کامپیوتر کوانتومی یونی در مقیاس بزرگ است، همانطور که در مقاله AVS Quantum Science پیشنهاد شده است.

Mark. وبر، معمار کوانتومی در یونیورسال کوانتوم، یک شرکت اسپین‌آوت دانشگاه ساسکس، و نویسنده اصلی مقاله، گفت، “نیاز تخمینی ما [… ] نشان می‌دهد که بیت‌کوین را باید در حال حاضر از حمله کوانتومی ایمن در نظر گرفت، اما فناوری‌های محاسباتی کوانتومی با پیشرفت‌های منظمی که بر این تخمین‌ها تأثیر می‌گذارند، به سرعت در حال گسترش هستند و آنها را به یک سناریوی بسیار محتمل در 10 سال آینده تبدیل می‌کنند.

آیا تهدید واقعی است؟

آیا امنیت بیت کوین واقعا می تواند شکسته شود؟ تاکایا میانو، استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه Ritsumeikan ژاپن، به کوین تلگراف گفت: «من فکر می‌کنم رایانه‌های کوانتومی می‌توانند ارزهای دیجیتال را بشکنند.»

میانو اخیراً تیمی را رهبری می کند که یک رمز جریان مبتنی بر هرج و مرج طراحی کرده است که برای مقاومت در برابر حملات رایانه های کوانتومی در مقیاس بزرگ طراحی شده است.

دیوید چاوم که سال گذشته برای Cointelegraph نوشت، زنگ خطر را نیز به صدا درآورد – نه تنها برای رمزارز بلکه برای جامعه گسترده تر نیز:

در همین حال، برای ارزهای رمزنگاری شده مانند بیت کوین و اتر (ETH)، “برای کسانی که این مفهوم اساسی است، یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی قدرتمند می تواند به معنای سرقت میلیاردها دلار ارزش یا نابودی کل یک بلاک چین باشد.” Chaum.

شرکت مشاوره Deloitte برآورد، عددی که شامل مالکانی است که از کلیدهای عمومی هش نشده استفاده می کنند یا اینکه چه کسانی استفاده مجدد از آدرس های BTC، یکی دیگر از روش های نابخردانه است. با قیمت‌های فعلی بازار، این مبلغ به حدود 171 میلیارد دلار در معرض خطر است.

اخیرا: آیا اطلاعات نامتقارن باعث نوسانات قیمت وحشی ارزهای دیجیتال می شود؟

“شخصا، من فکر می کنم که ما در حال حاضر نمی توانیم تخمین خوبی از زمان انجام دهیم” ایتان بارمز، سرپرست امنیت کوانتومی در Deloitte هلند و همکار پروژه در مجمع جهانی اقتصاد، به کوین تلگراف گفت، قبل از اینکه کامپیوترهای کوانتومی بتوانند رمزگذاری BTC را بشکنند، این کار را انجام دهید. اما بسیاری از کارشناسان امروز 10 تا 15 سال تخمین می زنند. بسیاری از این تخمین ها نیز برای شکستن رمزگذاری بدون محدودیت زمانی هستند. انجام همه این کارها در عرض 10 دقیقه دشوارتر خواهد بود.

سایر ارزهای دیجیتال، نه فقط بیت کوین، نیز ممکن است آسیب پذیر باشند، از جمله ارزهای دیجیتال با مکانیسم های اعتبارسنجی اثبات سهام (PoS). بیت کوین از پروتکل اثبات کار (PoW) استفاده می کند. مارک ناروزنیاک، فیزیکدان و عضو گروه تحقیقات کوانتومی تیم بایرن در دانشگاه نیویورک، به کوین تلگراف گفت: «اگر پروتکل بلاک چین کلیدهای عمومی را برای مدت زمان کافی در معرض دید قرار دهد، به طور خودکار تحت حملات کوانتومی آسیب پذیر می شود. “این می تواند به مهاجم اجازه دهد تا تراکنش ها را جعل کند یا هویت تولید کنندگان بلاک را برای سیستم های PoS جعل کند.”

زمان آماده سازی

به نظر می رسد صنعت کریپتو ممکن است حدود یک دهه فرصت داشته باشد تا برای یک حمله بالقوه QC آماده شود و این بسیار مهم است. ناروزنیاک خاطرنشان کرد:

“زمان کافی برای توسعه استانداردهای رمزنگاری ایمن کوانتومی و کارکردن فورک های کافی برای پروتکل های بلاک چینی که در حال حاضر استفاده می شود وجود دارد.”

وقتی از او پرسیده شد که آیا مطمئن است که بارمز Deloitte به مقاله جدیدتری اشاره کرده است که نویسنده مشترک در مورد خطرات کوانتومی برای بلاک چین اتریوم که دو نوع حمله را توصیف می کند. : یک حمله ذخیره سازی و یک حمله حمل و نقل. اولین “اجرای آن پیچیدگی کمتری دارد، اما برای دفاع در برابر آن، لزوماً نیازی به جایگزینی الگوریتم رمزنگاری ندارید.” از سوی دیگر، او به کوین تلگراف گفت:

«اجرای حمله ترانزیت بسیار دشوارتر است و محافظت در برابر آن نیز بسیار دشوارتر است. برخی از الگوریتم‌های کاندید وجود دارند که اعتقاد بر این است که در برابر حملات کوانتومی مقاوم هستند. با این حال، همه آنها دارای اشکالاتی در عملکرد هستند که می تواند برای کاربرد و مقیاس پذیری بلاک چین مضر باشد.” نوعی مسابقه تسلیحاتی باشد – با قوی‌تر شدن رایانه‌ها، الگوریتم‌های دفاعی باید برای مقابله با این تهدید ایجاد شوند.

ناروزنیاک گفت: «این الگوی کلی واقعاً برای ما چیز جدیدی نیست. ما آن را در سایر صنایع نیز می بینیم.» نوآوری‌ها معرفی می‌شوند و دیگران سعی می‌کنند آنها را بدزدند، بنابراین مکانیسم‌های حفاظت از دزدی دریایی توسعه می‌یابند که حتی دستگاه‌های سرقت هوشمندانه‌تری را تحریک می‌کنند.

«آنچه این مورد رمزنگاری ایمن کوانتومی را کمی متفاوت می‌کند این است که الگوریتم‌های کوانتومی تغییر شدیدتری را تحمیل می‌کنند. به هر حال، این دستگاه‌ها بر اساس فیزیک‌های متفاوتی هستند و برای مشکلات خاص، پیچیدگی محاسباتی متفاوتی را ارائه می‌دهند.

در واقع، QC از کیفیت عجیبی در مکانیک کوانتومی استفاده می‌کند که به موجب آن یک الکترون یا ذره اتمی می‌تواند همزمان در دو حالت باشد در محاسبات کلاسیک، یک بار الکتریکی اطلاعات را به صورت 0 یا 1 نشان می دهد که ثابت است، اما در محاسبات کوانتومی، یک ذره اتمی می تواند هم 0 و هم 1، یا 1 و 1، یا 0 و یک باشد. 0، و غیره. اگر بتوان از این کیفیت منحصر به فرد استفاده کرد، قدرت محاسباتی چندین برابر می شود و توسعه QC، همراه با الگوریتم Shor – که برای اولین بار در سال 1994 به عنوان یک امکان نظری توصیف شد، اما بسیاری معتقدند که به زودی به یک واقعیت گسترده تبدیل می شود – نیز تهدید می کند. برای شکستن رمزگذاری RSA، که در بسیاری از اینترنت از جمله وب سایت ها و ایمیل استفاده می شود.

میانو به کوین تلگراف گفت: «بله، این یک مسابقه تسلیحاتی بسیار سخت و هیجان انگیز است. حملات – از جمله حملات کانال جانبی – به سیستم‌های رمزنگاری به دلیل پیشرفت در رایانه‌ها و الگوریتم‌های ریاضی در حال اجرا بر روی ماشین‌ها، روز به روز قدرتمندتر می‌شوند. هر سیستم رمزنگاری ممکن است به‌دلیل ظهور یک الگوریتم فوق‌العاده قدرتمند، ناگهان خراب شود.»

شبیه‌سازی روابط مالی 

لزوماً نباید تصور کرد که تأثیر محاسبات کوانتومی بر بخش رمزنگاری خواهد بود. با این حال کاملا مضر است ساموئل موگل، مدیر ارشد فناوری در Multiverse Computing، شرکتی که برنامه فوق الذکر را در بانک کانادا رهبری می کرد، توضیح داد که در آزمایشی، آنها توانستند شبکه ای از روابط مالی را شبیه سازی کنند که در آن تصمیماتی که یک شرکت ممکن است اتخاذ کند. به شدت به تصمیمات شرکت‌های دیگر وابسته است، و بیشتر به Cointelegraph توضیح داد:

«حل شبکه‌های تئوری بازی مانند این برای ابررایانه‌های معمولی بسیار سخت است، زیرا رفتارهای بهینه‌تر را می‌توان نادیده گرفت. ناروزنیاک اضافه کرد: رایانه‌های کوانتومی راه‌هایی برای مقابله مؤثرتر با این نوع مشکلات دارند.

دستگاه‌های مبتنی بر مکانیک کوانتومی به طور بالقوه امکانات منحصر به فرد دیگری را ارائه می‌دهند، «به عنوان مثال، بر خلاف حالت‌های کلاسیک، حالت‌های کوانتومی قابل کپی کردن نیستند. اگر توکن‌های دیجیتال با استفاده از حالت‌های کوانتومی نمایش داده می‌شدند، قضیه بدون شبیه‌سازی به‌طور خودکار آنها را از دوبار خرج کردن محافظت می‌کرد.»

اخیرا: کریپتو به عنوان “آینده پول” در کشورهای تحت تاثیر تورم دیده می شودناروزنیاک گفت

درهم تنیدگی کوانتومی همچنین می تواند برای ایمن سازی قراردادهای هوشمند کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد. “توکن ها ممکن است در طول اجرای قرارداد درگیر شوند و اگر قرارداد هوشمند طبق توافق اجرا نشود، هر دو طرف در برابر ضرر احتمالی آسیب پذیر خواهند بود.”

توسعه رمزنگاری پس کوانتومی

همه در در مجموع، تهدیدی که محاسبات کوانتومی برای رمزارزها ایجاد می‌کند، واقعی به نظر می‌رسد، اما برای نقض رمزنگاری زیربنایی کریپتو به قدرت بسیار زیادی نیاز است و هکرها نیز باید تحت محدودیت‌های زمانی سخت‌گیرانه کار کنند – برای مثال، تنها 10 دقیقه برای نفوذ به کلید خصوصی BTC در اختیار دارند. . واقعیت شکستن رمزگذاری منحنی بیضی بیت کوین از طریق استفاده از محاسبات کوانتومی نیز حداقل یک دهه با آن فاصله دارد. اما، صنعت باید از هم اکنون در توسعه عوامل بازدارنده شروع شود. بارمز گفت: “من می گویم که باید به موقع آماده باشیم، اما باید به طور جدی روی آن کار کنیم.” داون سانگ، استاد بخش علوم کامپیوتر در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، به کوین تلگراف گفت:

«مهم است که رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتومی یا پساکوانتومی را توسعه دهیم. بنابراین زمانی که کامپیوترهای کوانتومی در واقعیت به اندازه کافی قدرتمند باشند، ما گزینه های جایگزین را آماده می کنیم.