Kvantu skaitļošana, lai palaistu ekonomiskos modeļus kriptovalūtu ieviešanai

Daudzos gadījumos kvantu skaitļošana (QC), kas izmanto atomu "griešanos", nevis elektrisko lādiņu, lai attēlotu tās bināros 1 un 0, attīstās eksponenciālā ātrumā. Ja QC jebkad tiks realizēts plašā mērogā, tas varētu būt labums cilvēku sabiedrībai, palīdzot uzlabot ražu, izstrādāt labākas zāles un izstrādāt drošākas lidmašīnas, kā arī citus ieguvumus. 

Arī kriptovalūtu nozare varētu gūt peļņu. Piemēram, tikai pagājušajā nedēļā Kanādas Bankas pasūtīts projekts simulēja kriptovalūtas ieviešanu Kanādas finanšu organizācijās. izmantojot kvantu skaitļošanu. 

"Mēs vēlējāmies pārbaudīt kvantu skaitļošanas jaudu izpētes gadījumā, ko ir grūti atrisināt, izmantojot klasiskās skaitļošanas metodes," paziņojumā presei sacīja Kanādas Bankas datu zinātnes direktore Maryama Haghighi. 

Taču citi uztraucas, ka kvantu skaitļošana, ņemot vērā tās neparasto “brūtā spēka” spēku, var arī uzlauzt blokķēdes kriptogrāfisko struktūru, kas ir kalpojusi Bitcoin (BTC) tik labi kopš tās pirmsākumiem. Patiešām, daži saka, ka tas ir tikai laika jautājums, kad kvantu datori spēs identificēt milzīgos pirmskaitļus, kas ir BTC privātās atslēgas galvenās sastāvdaļas, pieņemot, ka netiks izstrādāti pretpasākumi. 

Šajā sakarā nesen publicēts raksts aprēķināts cik daudz kvantu jaudas būtu nepieciešams, lai dublētu BTC privāto atslēgu, ti, "fizisko kubitu skaits, kas nepieciešams, lai izjauktu atslēgu 256 bitu eliptiskās līknes šifrēšanu Bitcoin tīklā", kā paskaidroja raksta autori. saistīts ar Saseksas Universitāti. 

Protams, tas nebūs viegls uzdevums. Bitcoin algoritms, kas pārvērš publiskās atslēgas par privātajām atslēgām, ir "viens veids", kas nozīmē, ka ir viegli ģenerēt publisko atslēgu no privātās atslēgas, bet praktiski neiespējami iegūt privāto atslēgu no publiskās atslēgas, izmantojot mūsdienu datorus. 

Turklāt tas viss būtu jādara apmēram 10 minūšu laikā, kas ir vidējais laiks, kurā publiskā atslēga ir pakļauta vai ievainojama Bitcoin tīklā. Tajā arī tiek pieņemts, ka publiskā atslēga ir identiska BTC adresei, kā tas bija Bitcoin pirmsākumos, pirms kļuva ierasta prakse izmantot KECCAK algoritmu, lai “jauktu” publiskās atslēgas, lai ģenerētu BTC adreses. Tiek lēsts, ka aptuveni viena ceturtā daļa esošo Bitcoin izmanto nejauktas publiskās atslēgas.

Ņemot vērā šos ierobežojumus, autori lēš, ka būtu nepieciešami 1.9 miljardi kubitu, lai 10 minūšu laikā iekļūtu vienā Bitcoin privātajā atslēgā. Kubiti jeb kvantu biti ir analogi “bitiem” klasiskajā skaitļošanā. Salīdzinājumam, lielākā daļa proto-QC datoru mūsdienās var apkopot 50–100 kubitus, lai gan IBM modernais Eagle kvantu procesors var pārvaldīt 127 kubitus. 

Citiem vārdiem sakot, tas ir 127 kubiti pret 1.9 miljardiem, kas nepieciešami, lai uzlauztu Bitcoin drošību, izmantojot liela mēroga iesprostotu jonu kvantu datoru, kā ierosināts AVS Quantum Science dokumentā.

Marks Vēbers, Saseksas Universitātes atdalītā uzņēmuma Universal Quantum kvantu arhitekts un darba vadošais autors, teica, “Mūsu aplēstā prasība […] liecina, ka Bitcoin šobrīd ir jāuzskata par drošu pret kvantu uzbrukumiem, taču kvantu skaitļošanas tehnoloģijas strauji paplašinās, regulāri veicot sasniegumus, kas ietekmē šādas aplēses un padara tos par ļoti iespējamu scenāriju nākamo 10 gadu laikā.” 

Vai draudi ir reāli?

Vai tiešām Bitcoin drošība varētu tikt uzlauzta? "Es domāju, ka kvantu datori varētu salauzt kriptovalūtu," Cointelegraph sacīja Japānas Ritsumeikanas universitātes mašīnbūves profesors Takaya Miyano, "lai gan ne pēc dažiem gadiem, bet pēc 10–20 gadiem."

Miyano nesen vadīja komandu, kas izstrādāja uz haosu balstītu straumes šifru, kas paredzēts, lai izturētu liela mēroga kvantu datoru uzbrukumus.

Deivids Čovs, kurš pagājušajā gadā rakstīja žurnālam Cointelegraph, arī izsauca trauksmi - ne tikai kriptovalūtām bet arī plašākai sabiedrībai:

“Iespējams, ka visbiedējošāk sabiedrībai, kas tik ļoti atkarīga no interneta, kvantu līmeņa skaitļošana pakļauj riskam visas mūsu digitālās infrastruktūras. Mūsu mūsdienu internets ir balstīts uz kriptogrāfiju — kodu un atslēgu izmantošanu, lai nodrošinātu privātu saziņu un datu glabāšanu.

Tikmēr tādām kriptovalūtām kā Bitcoin un Ether (ETH), “kam šis jēdziens ir būtisks, viens pietiekami jaudīgs kvantu dators varētu nozīmēt miljardu dolāru vērtības nozagšanu vai visas blokķēdes iznīcināšanu,” turpināja Čams.

Ir vairāk nekā 4 miljoni BTC, "kas ir potenciāli neaizsargāti pret kvantu uzbrukumu", konsultāciju uzņēmums Deloitte aplēses, numurs, kas ietver īpašniekus, kuri izmanto nejauktas publiskās atslēgas vai kuri atkārtoti izmanto BTC adreses, kas ir vēl viena nesaprātīga prakse. Pašreizējās tirgus cenās tas ir aptuveni 171 miljards USD riskam. 

Pēdējie: Vai asimetriskā informācija veicina kriptovalūtu savvaļas cenu svārstības?

“Personīgi es domāju, ka mēs šobrīd nevaram veikt labu aplēsi” par laiku, kas būs nepieciešams, pirms kvantu datori spēs izjaukt BTC šifrēšanu, Itan Barmes, Deloitte Nīderlandes kvantu drošības vadītājs un Pasaules ekonomikas foruma projekta biedrs. pastāstīja Cointelegraph. Taču daudzi eksperti šodien lēš, ka tas ir 10–15 gadi, viņš teica. Arī daudzas no šīm aplēsēm ir paredzētas šifrēšanas pārtraukšanai bez laika ierobežojumiem. To visu izdarīt 10 minūšu laikā būs grūtāk.

Citas kriptovalūtas, ne tikai Bitcoin, arī varētu būt neaizsargātas, tostarp tās, kurām ir likmes apliecinājuma (PoS) validācijas mehānismi; Bitcoin izmanto proof-of-work (PoW) protokolu. "Ja blokķēdes protokols pietiekami ilgu laiku pakļauj publiskās atslēgas, tas automātiski kļūst neaizsargāts kvantu uzbrukumos," Cointelegraph pastāstīja Mareks Narozniaks, fiziķis un Tima Bērnsa kvantu pētniecības grupas loceklis Ņujorkas universitātē. "Tas varētu ļaut uzbrucējam viltot darījumus vai uzdoties par bloķētu ražotāju identitāti PoS sistēmām." 

Laiks gatavoties

Šķiet, ka kriptovalūtu nozarei varētu būt aptuveni desmit gadi, lai sagatavotos iespējamam QC uzbrukumam, un tas ir ļoti svarīgi. Narozniaks atzīmēja:

"Ir vairāk nekā pietiekami daudz laika, lai izstrādātu kvantu drošus kriptogrāfijas standartus un izstrādātu atbilstošas ​​​​dakšiņas pašlaik izmantotajiem blokķēdes protokoliem."

Atbildot uz jautājumu, vai viņš ir pārliecināts, ka pēckvantu kriptogrāfija tiks izstrādāta savlaicīgi, lai kavētu hakerus, pirms tiks pārkāpta 10 minūšu barjera, Deloitte's Barmes atsaucās uz jaunāku rakstu, ko viņš līdzautors par kvantu riskiem Ethereum blokķēdē, kas apraksta divu veidu uzbrukumus: uzglabāšanas uzbrukumu un tranzīta uzbrukumu. Pirmo “izpildīt ir mazāk sarežģīti, taču, lai pret to aizsargātos, jums nav obligāti jāaizstāj kriptogrāfijas algoritms”. No otras puses, viņš teica Cointelegraph:

“Tranzīta uzbrukumu ir daudz grūtāk izpildīt, kā arī daudz grūtāk pret to aizsargāties. Ir daži kandidātu algoritmi, kas tiek uzskatīti par izturīgiem pret kvantu uzbrukumiem. Tomēr tiem visiem ir veiktspējas trūkumi, kas var kaitēt blokķēdes pielietojamībai un mērogojamībai.

Ieroču sacīkstes?

Šķiet, ka šajā jomā notiekošais ir sava veida bruņošanās sacensība — datoriem kļūstot jaudīgākiem, būs jāizstrādā aizsardzības algoritmi, lai novērstu draudus. 

"Šis vispārējais modelis mums patiešām nav nekas jauns," sacīja Narozniaks. "Mēs to redzam arī citās nozarēs." Inovācijas tiek ieviestas, un citi mēģina tos nozagt, tāpēc tiek izstrādāti pirātisma aizsardzības mehānismi, kas provocē vēl asprātīgākas zādzību ierīces. 

"Šo kvantu drošās kriptogrāfijas gadījumu nedaudz atšķirīgu padara tas, ka kvantu algoritmi rada daudz krasākas izmaiņas. Galu galā šīs ierīces ir balstītas uz atšķirīgu fiziku, un noteiktām problēmām tās piedāvā atšķirīgu skaitļošanas sarežģītību, ”piebilda Narozniaks.

Patiešām, QC izmanto neparastu kvantu mehānikas kvalitāti, kurā elektrons vai atoma daļiņa var atrasties divos stāvokļos vienlaikus. Klasiskajā skaitļošanā elektriskais lādiņš attēlo informāciju kā 0 vai 1, un tas ir fiksēts, bet kvantu skaitļošanā atoma daļiņa var būt gan 0, gan 1, vai 1 un 1, vai 0 un 0. 1994 utt. Ja šo unikālo kvalitāti var izmantot, skaitļošanas jauda palielinās daudzkārt, un QC attīstība kopā ar Šora algoritmu, kas pirmo reizi tika aprakstīta XNUMX. gadā kā teorētiska iespēja, bet drīzumā, pēc daudziem domām, kļūs par plašu realitāti. lai izjauktu RSA šifrēšanu, ko izmanto lielākajā daļā interneta, tostarp vietnēs un e-pastā. 

"Jā, tās ir ļoti smagas un aizraujošas ieroču sacensības," Mijano sacīja Cointelegraph. "Uzbrukumi, tostarp sānu kanālu uzbrukumi, kriptosistēmas kļūst arvien spēcīgāki, pateicoties progresam datoros un matemātiskos algoritmos, kas darbojas mašīnās. Jebkura kriptosistēma var tikt pēkšņi salauzta neticami spēcīga algoritma rašanās dēļ.

Finansiālo attiecību simulācija 

Tomēr nevajadzētu pieņemt, ka kvantu skaitļošanas ietekme uz kriptogrāfijas nozari būs pilnīgi kaitīga. Semjuels Mugels, Multiverse Computing, uzņēmuma, kas vadīja iepriekš minēto programmu Kanādas Bankā, galvenais tehnoloģiju vadītājs, paskaidroja, ka izmēģinājuma laikā viņi varēja simulēt finanšu attiecību tīklu, kurā lēmumi, ko varētu pieņemt viens uzņēmums, bija ļoti atkarīgs no citu firmu lēmumiem, sīkāk paskaidrojot Cointelegraph:

"Parastiem superdatoriem ir ļoti grūti atrisināt šādus spēļu teorijas tīklus, jo optimālāka uzvedība var tikt ignorēta. Kvantu datoriem ir veidi, kā efektīvāk risināt šāda veida problēmas.

Ierīces, kuru pamatā ir kvantu mehānika, potenciāli piedāvā citas unikālas iespējas, piebilda Narozniaks: "Piemēram, atšķirībā no klasiskajiem stāvokļiem kvantu stāvokļus nevar kopēt. Ja digitālie marķieri tiktu attēloti, izmantojot kvantu stāvokļus, teorēma bez klonēšanas tos automātiski pasargās no divkāršas iztērēšanas.

Pēdējie: Kripto tiek uzskatīts par "naudas nākotni" inflācijas skartajās valstīs

Kvantu sapīšanās varētu tikt izmantota arī kvantu viedo līgumu nodrošināšanai, sacīja Narozniaks. "Līguma izpildes laikā marķieri var sapīties, padarot abas puses neaizsargātas pret iespējamiem zaudējumiem, ja viedais līgums netiks izpildīts, kā norunāts."

Postkvantu kriptogrāfijas izstrāde

Kopumā šķiet, ka kvantu skaitļošanas radītie draudi kriptoversijai šķiet reāli, taču, lai pārkāptu kriptogrāfijas pamatā esošo kriptogrāfiju, būtu nepieciešams milzīgs spēks, un hakeriem būtu jāstrādā arī saskaņā ar stingriem laika ierobežojumiem — viņiem ir tikai 10 minūtes, lai iekļūtu BTC privātajā atslēgā. piemēram. Arī Bitcoin eliptiskās līknes šifrēšanas pārtraukšana, izmantojot kvantu skaitļošanu, ir vismaz desmit gadu attālumā. Taču nozarei tagad ir jāsāk izstrādāt atturēšanas līdzekļus. "Es teiktu, ka mums jābūt gataviem laikā, bet mums ir jāsāk nopietni strādāt pie tā," sacīja Barmess.

Faktiski ievērojams skaits pētījumu tagad notiek "pēckvantu kriptovalodā", Kalifornijas Universitātes Bērklijā datorzinātņu nodaļas profesors Dawn Song pastāstīja Cointelegraph, piebilstot:

"Ir svarīgi, lai mēs izstrādātu kvantu izturīgu jeb pēckvantu kriptogrāfiju, lai mums būtu gatavas alternatīvas, kad kvantu datori patiesībā ir pietiekami jaudīgi."