Kvantinė kompiuterija, skirta paleisti ekonominius kriptovaliutų pritaikymo modelius

Daugeliu atvejų kvantinė kompiuterija (QC), kuri naudoja atominį „sukimąsi“, o ne elektros krūvį, kad parodytų savo dvejetainius 1 ir 0, vystosi eksponenciniu greičiu. Jei QC kada nors bus įgyvendintas dideliu mastu, tai gali būti palaima žmonių visuomenei, be kitų privalumų, padedanti pagerinti pasėlių derlių, sukurti geresnius vaistus ir sukurti saugesnius lėktuvus. 

Kriptovaliutų sektorius taip pat galėtų gauti naudos. Pavyzdžiui, praėjusią savaitę Kanados banko užsakytas projektas imitavo kriptovaliutų įsisavinimą Kanados finansinėse organizacijose. naudojant kvantinį skaičiavimą. 

„Norėjome išbandyti kvantinio skaičiavimo galią tyrimo atveju, kurį sunku išspręsti naudojant klasikinius skaičiavimo metodus“, – pranešime spaudai sakė Maryam Haghighi, Kanados banko duomenų mokslo direktorė. 

Tačiau kiti nerimauja, kad kvantinis kompiuteris, turint omenyje savo nepaprastą „žalia jėgos“ galią, taip pat gali sulaužyti „blockchain“ kriptografinę struktūrą, kuri tarnavo Bitcoin (BTC) taip gerai nuo pat įkūrimo. Iš tiesų, kai kurie sako, kad tai tik laiko klausimas, kada kvantiniai kompiuteriai sugebės atpažinti milžiniškus pirminius skaičius, kurie yra pagrindinės BTC privataus rakto sudedamosios dalys – darant prielaidą, kad nebus sukurtos atsakomosios priemonės. 

Be to, neseniai paskelbtas straipsnis apskaičiuojamas kiek kvantinės galios reikėtų norint nukopijuoti BTC privatųjį raktą, ty „fizinių kubitų, reikalingų norint nutraukti 256 bitų elipsinės kreivės raktų šifravimą Bitcoin tinkle“, kaip paaiškino straipsnio autoriai. susijęs su Sasekso universitetu. 

Be abejo, tai nebus lengva užduotis. Bitcoin algoritmas, konvertuojantis viešuosius raktus į privačius raktus, yra „vienas būdas“, o tai reiškia, kad lengva sukurti viešąjį raktą iš privataus rakto, bet praktiškai neįmanoma išgauti privataus rakto iš viešojo rakto naudojant šiuolaikinius kompiuterius. 

Be to, visa tai turėtų būti padaryta per maždaug 10 minučių – vidutiniškai tiek laiko, kiek viešasis raktas yra atskleistas arba pažeidžiamas Bitcoin tinkle. Taip pat daroma prielaida, kad viešasis raktas yra identiškas BTC adresui, kaip ir dauguma bitkoino pirmųjų dienų, kol nebuvo įprasta naudoti KECCAK algoritmą viešiesiems raktams „maišyti“ BTC adresams generuoti. Apskaičiuota, kad maždaug ketvirtadalis esamų Bitcoin naudoja viešuosius raktus, kuriuose nėra maišos.

Atsižvelgiant į šiuos apribojimus, autoriai apskaičiavo, kad norint per 1.9 minučių prasiskverbti į vieną Bitcoin privatų raktą, prireiktų 10 milijardo kubitų. Kubitai arba kvantiniai bitai yra klasikinio skaičiavimo „bitų“ analogas. Palyginimui, dauguma proto-QC kompiuterių šiandien gali sukaupti 50–100 kubitų, nors IBM pažangiausias Eagle kvantinis procesorius gali valdyti 127 kubitus. 

Kitaip tariant, tai yra 127 kubitai, palyginti su 1.9 milijardo, reikalingo Bitcoin saugumui įveikti naudojant didelio masto įstrigusį jonų kvantinį kompiuterį, kaip siūloma AVS Quantum Science dokumente.

Markas Webberis, Sasekso universiteto išplėtotos įmonės Universal Quantum kvantinis architektas ir pagrindinis šio straipsnio autorius, sakė„Mūsų numatomas poreikis […] rodo, kad Bitcoin kol kas turėtų būti laikomas saugiu nuo kvantinės atakos, tačiau kvantinės skaičiavimo technologijos sparčiai plečiasi, o reguliarūs proveržiai daro įtaką tokiems įvertinimams ir paverčia juos labai galimu scenarijumi per ateinančius 10 metų. 

Ar grėsmė reali?

Ar tikrai Bitcoin saugumas gali būti nulaužtas? „Manau, kad kvantiniai kompiuteriai gali sulaužyti kriptovaliutą“, – „Cointelegraph“ sakė Japonijos Ritsumeikano universiteto mechanikos inžinerijos profesorius Takaya Miyano, „nors ne po kelerių metų, o po 10–20 metų“.

Miyano neseniai vadovavo komandai, kuri sukūrė chaosu pagrįstą srauto šifrą, skirtą atlaikyti didelio masto kvantinių kompiuterių atakas.

Davidas Chaumas, praėjusiais metais rašęs „Cointelegraph“, taip pat įspėjo – ne tik kriptovaliutų bet ir platesnei visuomenei:

„Galbūt labiausiai baisiausia visuomenei, kuri taip priklauso nuo interneto, kvantinio lygio kompiuterija kelia pavojų visai mūsų skaitmeninei infrastruktūrai. Mūsų šiuolaikinis internetas sukurtas remiantis kriptografija – kodų ir raktų naudojimu privačiam ryšiui ir duomenų saugojimui užtikrinti.

Tuo tarpu kriptovaliutoms, tokioms kaip Bitcoin ir Ether (ETH), „kam ši koncepcija yra esminė, vienas pakankamai galingas kvantinis kompiuteris gali reikšti milijardų dolerių vertės vagystę arba visos blokų grandinės sunaikinimą“, – tęsė Chaumas.

Konsultacinė įmonė Deloitte yra daugiau nei 4 milijonai BTC, „kurie gali būti pažeidžiami kvantinės atakos“. sąmatos, skaičius, kurį sudaro savininkai, naudojantys viešuosius raktus be maišos arba pakartotinai naudojančius BTC adresus, dar viena neprotinga praktika. Dabartinėmis rinkos kainomis tai sudaro apie 171 mlrd. USD rizikos. 

Naujausi: Ar asimetrinė informacija lemia laukinius kriptovaliutų kainų svyravimus?

„Asmeniškai aš manau, kad šiuo metu negalime tinkamai įvertinti“, kiek prireiks, kol kvantiniai kompiuteriai sulaužys BTC šifravimą, Itanas Barmesas, Deloitte Nyderlandų kvantinio saugumo vadovas ir Pasaulio ekonomikos forumo projekto bendradarbis, pasakojo Cointelegraph. Tačiau daugelis ekspertų šiandien vertina 10–15 metų, sakė jis. Daugelis šių įvertinimų taip pat yra skirti šifravimui nutraukti be laiko apribojimų. Viską padaryti per 10 minučių bus sunkiau.

Kitos kriptovaliutos, ne tik Bitcoin, taip pat gali būti pažeidžiamos, įskaitant tas, kurios turi akcijų patvirtinimo (PoS) patvirtinimo mechanizmus; Bitcoin naudoja darbo įrodymo (PoW) protokolą. „Jei „blockchain“ protokolas pakankamai ilgą laiką atskleidžia viešuosius raktus, jis automatiškai tampa pažeidžiamas kvantinių atakų metu“, – „Cointelegraph“ sakė Marekas Narozniakas, fizikas ir Timo Byrneso kvantinių tyrimų grupės narys Niujorko universitete. „Tai gali leisti užpuolikui suklastoti sandorius arba apsimesti blokuoti gamintojų tapatybę POS sistemose. 

Laikas ruoštis

Atrodo, kad kriptovaliutų pramonei gali tekti maždaug dešimtmetį pasiruošti galimam QC puolimui, ir tai labai svarbu. Narozniakas pažymėjo:

„Yra daugiau nei pakankamai laiko sukurti kvantiškai saugius kriptografijos standartus ir parengti tinkamas šakes šiuo metu naudojamiems blokų grandinės protokolams.

Paklaustas, ar jis įsitikinęs, kad postkvantinė kriptografija bus sukurta laiku, kad sutrukdytų įsilaužėliams, kol nebus pažeista 10 minučių barjera, Deloitte's Barmes nurodė naujesnį dokumentą, kurį jis. bendraautoris apie kvantinę riziką Ethereum blokų grandinei, kuri apibūdina dviejų tipų atakas: saugojimo ataką ir tranzito ataką. Pirmąjį „vykdyti ne taip sudėtinga, bet norint apsiginti nuo jo, nebūtinai reikia pakeisti kriptografijos algoritmą“. Kita vertus, jis pasakė Cointelegraph:

„Tranzito ataką įvykdyti daug sunkiau ir nuo jos daug sunkiau apsisaugoti. Yra keletas kandidatų į algoritmus, kurie, kaip manoma, yra atsparūs kvantinėms atakoms. Tačiau jie visi turi našumo trūkumų, kurie gali pakenkti blokų grandinės pritaikomumui ir mastelio keitimui.

Ginklų lenktynės?

Atrodo, kad tai, kas vyksta šioje srityje, yra savotiškos ginklavimosi varžybos – kompiuteriams augant galingesniems, reikės sukurti gynybinius algoritmus, kurie padėtų įveikti grėsmę. 

„Šis bendras modelis mums tikrai nėra naujiena“, – sakė Narozniakas. „Tai matome ir kitose pramonės šakose. Diegiamos naujovės, o kiti bando jas vogti, todėl kuriami apsaugos nuo piratavimo mechanizmai, kurie provokuoja dar gudresnius vagysčių įrenginius. 

„Šis kvantinės saugios kriptografijos atvejis šiek tiek skiriasi tuo, kad kvantiniai algoritmai nustato drastiškesnius pokyčius. Galų gale, tie įrenginiai yra pagrįsti skirtinga fizika ir tam tikroms problemoms jie siūlo skirtingą skaičiavimo sudėtingumą“, - pridūrė Narozniakas.

Iš tiesų, QC naudoja nepaprastą kvantinės mechanikos kokybę, kai elektronas arba atominė dalelė gali būti dviejose būsenose vienu metu. Klasikiniame skaičiavime elektros krūvis reiškia informaciją kaip 0 arba 1 ir tai yra fiksuota, tačiau kvantiniame skaičiavime atominė dalelė gali būti ir 0, ir 1, arba 1 ir 1, arba 0 ir 0. 1994 ir tt Jei šią unikalią kokybę galima panaudoti, skaičiavimo galia išaugs daug kartų, o QC plėtra, suporuota su Šoro algoritmu – pirmą kartą aprašyta XNUMX m. kaip teorinė galimybė, bet netrukus taps plataus masto realybė, daugelis mano, kad sunaikinti RSA šifravimą, kuris naudojamas daugelyje interneto, įskaitant svetaines ir el. 

"Taip, tai labai sunkios ir įdomios ginklų lenktynės", - sakė Miyano Cointelegraph. „Dėl kompiuterių pažangos ir mašinose veikiančių matematinių algoritmų atakos, įskaitant šoninių kanalų atakas, į kriptosistemas tampa vis galingesnės. Bet kuri kriptosistema gali būti staiga sulaužyta dėl neįtikėtinai galingo algoritmo atsiradimo.

Finansinių santykių modeliavimas 

Tačiau nebūtinai reikėtų manyti, kad kvantinio skaičiavimo poveikis kriptovaliutų sektoriui bus visiškai žalingas. Samuelis Mugelis, „Multiverse Computing“, įmonės, kuri vadovavo aukščiau nurodytai programai Kanados banke, vyriausiasis technologijų pareigūnas paaiškino, kad bandomajame projekte jie sugebėjo imituoti finansinių santykių tinklą, kuriame sprendimai, kuriuos gali priimti viena įmonė, buvo labai priklauso nuo kitų firmų sprendimų, toliau paaiškindamas Cointelegraph:

„Tokius žaidimų teorijos tinklus, kaip šis, įprastiems superkompiuteriams labai sunku išspręsti, nes optimalesnis elgesys gali likti nepastebėtas. Kvantiniai kompiuteriai turi būdų, kaip efektyviau spręsti tokio tipo problemas.

Įrenginiai, pagrįsti kvantine mechanika, potencialiai siūlo kitas unikalias galimybes, pridūrė Narozniakas: „Pavyzdžiui, skirtingai nei klasikinės būsenos, kvantinės būsenos negali būti kopijuojamos. Jei skaitmeniniai žetonai būtų pavaizduoti naudojant kvantines būsenas, neklonavimo teorema automatiškai apsaugotų juos nuo dvigubo išnaudojimo.

Naujausi: Infliacijos apimtose šalyse kriptovaliuta laikoma „pinigų ateitimi“.

Kvantinis įsipainiojimas taip pat gali būti naudojamas kvantinėms išmaniosioms sutartims užtikrinti, sakė Narozniakas. „Žetonai gali būti supainioti sutarties vykdymo metu, todėl abi šalys gali būti prarastos, jei išmanioji sutartis nebus vykdoma taip, kaip susitarta.

Postkvantinės kriptografijos kūrimas

Apibendrinant, kvantinio skaičiavimo grėsmė kriptovaliutams atrodo reali, tačiau norint pažeisti pagrindinę kriptografiją, prireiktų didžiulės galios, o įsilaužėliams taip pat tektų dirbti laikantis griežtų laiko apribojimų – per 10 minučių įsiskverbti į privatųjį BTC raktą. pavyzdžiui. Realybė, kai naudojant kvantinį skaičiavimą bus pažeistas Bitcoin elipsinės kreivės šifravimas, taip pat liko mažiausiai po dešimtmečio. Tačiau pramonė turi pradėti kurti atgrasymo priemones dabar. „Sakyčiau, kad turėtume būti pasiruošę laiku, bet turime pradėti rimtai dirbti“, – sakė Barmesas.

Tiesą sakant, dabar daug tyrimų atliekama „postkvantinėje kriptovaliutoje“, Kalifornijos universiteto Berklio informatikos skyriaus profesorė Dawn Song sakė „Cointelegraph“ ir pridūrė:

„Svarbu, kad sukurtume kvantinei atsparią arba postkvantinę kriptografiją, kad turėtume paruoštų alternatyvų, kai kvantiniai kompiuteriai iš tikrųjų bus pakankamai galingi.