Kvantarvutus krüpto kasutuselevõtu majandusmudelite käitamiseks

Paljude hinnangute kohaselt areneb kvantarvuti (QC), mis kasutab binaarsete 1-de ja 0-de esitamiseks elektrilaengu asemel aatomi keerutamist, eksponentsiaalse kiirusega. Kui kvaliteedikontrolli kunagi mastaapselt realiseeritakse, võib see olla õnnistuseks inimühiskonnale, aidates muuhulgas parandada saagikust, kavandada paremaid ravimeid ja projekteerida ohutumaid lennukeid. 

Kasu võib saada ka krüptosektor. Näiteks just eelmisel nädalal simuleeris Kanada Panga poolt tellitud projekt krüptovaluutade kasutuselevõttu Kanada finantsorganisatsioonide seas. kasutades kvantarvutust. 

"Tahtsime katsetada kvantarvutuse võimsust uurimisjuhtumil, mida on klassikaliste arvutustehnikate abil raske lahendada," ütles Kanada Panga andmeteaduse direktor Maryam Haghighi pressiteates. 

Teised aga muretsevad, et kvantarvuti võib oma erakordse "toore jõu" võimsuse tõttu purustada ka plokiahela krüptograafilise struktuuri, mis on teeninud Bitcoini (BTC) nii hästi alates selle loomisest. Tõepoolest, mõned väidavad, et on vaid aja küsimus, millal kvantarvutid suudavad tuvastada tohutud algarvud, mis on BTC privaatvõtme põhikomponendid – eeldusel, et vastumeetmeid ei töötata. 

Sellega seoses hiljuti avaldatud artikkel arvutatud kui palju kvantvõimsust oleks vaja BTC privaatvõtme dubleerimiseks, st "füüsiliste kubitide arv, mis on vajalik võtmete 256-bitise elliptilise kõvera krüptimise katkestamiseks Bitcoini võrgus", nagu selgitasid artikli autorid, kes on seotud Sussexi ülikooliga. 

Kindlasti ei saa see olema lihtne ülesanne. Bitcoini algoritm, mis teisendab avalikud võtmed privaatvõtmeteks, on "üks viis", mis tähendab, et privaatvõtmest on lihtne genereerida avalikku võtit, kuid tänapäevaste arvutite abil privaatvõtit on praktiliselt võimatu tuletada avalikust võtmest. 

Lisaks tuleks seda kõike teha umbes 10 minutiga, mis on keskmine aeg, mille jooksul avalik võti Bitcoini võrgus on avatud või haavatav. Samuti eeldatakse, et avalik võti on identne BTC-aadressiga, nagu enamikul juhtudel Bitcoini algusaegadel, enne kui KECCAK-i algoritmi kasutamine BTC-aadresside loomiseks avalike võtmete "räsimiseks" sai tavapäraseks. Hinnanguliselt kasutab umbes veerand olemasolevatest Bitcoinidest räsimata avalikke võtmeid.

Arvestades neid piiranguid, on autorite hinnangul vaja 1.9 miljardit kubitti, et tungida ühe Bitcoini privaatvõtmesse 10 minuti jooksul. Kubitid ehk kvantbitid on klassikalise andmetöötluse "bittide" analoogid. Võrdluseks võib öelda, et enamik proto-QC-arvuteid suudab tänapäeval kokku võtta 50–100 kubitti, kuigi IBMi tipptasemel Eagle'i kvantprotsessor suudab hallata 127 kubitti. 

Teisisõnu on see 127 kubitti 1.9 miljardi kubiti vastu, mida on vaja Bitcoini turvalisuse purustamiseks suuremahulise lõksus oleva ioonkvantarvuti abil, nagu on välja pakutud AVS Quantum Science artiklis.

Mark Webber, Sussexi ülikooli arendusettevõtte Universal Quantum kvantarhitekt ja artikli juhtiv autor, ütles, "Meie hinnanguline nõue […] näitab, et Bitcoini tuleks praegu pidada kvantrünnakute eest ohutuks, kuid kvantarvutustehnoloogiad laienevad kiiresti ja regulaarsed läbimurded mõjutavad selliseid hinnanguid ja muudavad need järgmise 10 aasta jooksul väga võimalikuks stsenaariumiks." 

Kas oht on reaalne?

Kas Bitcoini turvalisus võib tõesti puruneda? "Ma arvan, et kvantarvutid võivad krüptovaluutat murda," ütles Jaapani Ritsumeikani ülikooli masinaehituse professor Takaya Miyano Cointelegraphile, "kuigi mitte mõne aasta pärast, vaid 10–20 aasta pärast."

Miyano juhtis hiljuti meeskonda, kes töötas välja kaosepõhise voošifri, mis on loodud vastu pidama suuremahuliste kvantarvutite rünnakutele.

David Chaum, kes kirjutas eelmisel aastal Cointelegraphile, andis samuti häirekella - mitte ainult krüpto jaoks aga ka laiemale ühiskonnale:

"Võib-olla kõige kohutavam Internetist sõltuva ühiskonna jaoks, seab kvanttasemel andmetöötlus ohtu kõik meie digitaalsed infrastruktuurid. Meie kaasaegne internet on üles ehitatud krüptograafiale – koodide ja võtmete kasutamisele privaatse suhtluse ja andmete salvestamise tagamiseks.

Samal ajal krüptovaluutade jaoks nagu Bitcoin ja Ether (ETH), "Kelle jaoks see kontseptsioon on põhiline, võib üks piisavalt võimas kvantarvuti tähendada miljardite dollarite väärtuse vargust või kogu plokiahela hävitamist," jätkas Chaum.

Konsultatsioonifirma Deloitte on rohkem kui 4 miljonit BTC-d, mis on potentsiaalselt haavatavad kvantrünnaku suhtes. hinnangul, number, mis hõlmab omanikke, kes kasutavad räsimata avalikke võtmeid või kes taaskasutavad BTC-aadresse, mis on veel üks ebamõistlik praktika. Praeguste turuhindade juures on see ohus umbes 171 miljardit dollarit. 

Viimased: Kas asümmeetriline teave põhjustab krüpto metsikuid hinnakõikumisi?

"Isiklikult arvan, et me ei suuda praegu hästi hinnata" aega, mis kulub, enne kui kvantarvutid suudavad BTC krüpteeringu murda, ütles Deloitte Hollandi kvantturbe juht Itan Barmes ja Maailma Majandusfoorumi projektikaaslane. rääkis Cointelegraph. Kuid paljud eksperdid hindavad täna 10–15 aastat, ütles ta. Paljud neist hinnangutest on samuti mõeldud krüptimise katkestamiseks ilma ajapiiranguteta. Seda kõike 10 minutiga teha on keerulisem.

Ka teised krüptovaluutad, mitte ainult Bitcoin, võivad olla haavatavad, sealhulgas need, millel on panuse tõendamise (PoS) valideerimismehhanism; Bitcoin kasutab töötõendi (PoW) protokolli. "Kui plokiahela protokoll paljastab avalikud võtmed piisavalt pikaks ajaks, muutub see kvantrünnakute korral automaatselt haavatavaks," ütles New Yorgi ülikoolis Tim Byrnesi kvantuuringute rühma liige Marek Narozniak Cointelegraphile. "See võib lubada ründajal võltsida tehinguid või kehastuda PoS-süsteemide tootjate identiteedi blokeerimisega." 

Aeg valmistuda

Näib, et krüptotööstusel võib olla umbes kümme aastat aega, et valmistuda võimalikuks kvaliteedikontrolli rünnakuks ja see on ülioluline. Narozniak märkis:

"Aega on enam kui piisavalt, et välja töötada kvantohutud krüptograafiastandardid ja töötada välja praegu kasutatavate plokiahela protokollide jaoks sobivad kahvlid."

Kui talt küsiti, kas ta on kindel, et postkvantkrüptograafia töötatakse välja õigel ajal, et häkkerid takistada enne 10-minutilise barjääri murdmist, viitas Deloitte'i Barmes uuemale artiklile. kaasautor Ethereumi plokiahela kvantriskide kohta, mis kirjeldab kahte tüüpi rünnakuid: salvestusrünnak ja transiidirünnak. Esimene "on vähem keeruline teostada, kuid selle vastu kaitsmiseks ei pea te tingimata krüptoalgoritmi välja vahetama." Teisest küljest ütles ta Cointelegraphile:

"Transiitründe on palju keerulisem läbi viia ja selle eest on palju raskem kaitsta. On mõned kandidaatalgoritmid, mis arvatakse olevat kvantrünnakute suhtes vastupidavad. Kuid neil kõigil on jõudluse puudused, mis võivad kahjustada plokiahela rakendatavust ja mastaapsust.

Võidurelvastumine?

Seetõttu näib selles valdkonnas toimuv omamoodi võidurelvastumine – kui arvutid muutuvad võimsamaks, tuleb ohuga toimetulemiseks välja töötada kaitsealgoritmid. 

"See üldine muster pole meile tegelikult midagi uut," ütles Narozniak. "Me näeme seda ka teistes tööstusharudes." Tutvustatakse uuendusi ja teised üritavad neid varastada, nii et töötatakse välja piraatluse kaitse mehhanismid, mis provotseerivad veelgi nutikamaid vargusseadmeid. 

"Selle kvantikindla krüptograafia juhtumi muudab pisut teistsuguseks see, et kvantalgoritmid põhjustavad drastilisemaid muutusi. Need seadmed põhinevad ju erineval füüsikal ja pakuvad teatud probleemide puhul erinevat arvutuslikku keerukust,” lisas Narozniak.

Tõepoolest, QC kasutab kvantmehaanika hämmastavat kvaliteeti, mille kohaselt elektron või aatomiosake võib olla korraga kahes olekus. Klassikalises andmetöötluses tähistab elektrilaeng teavet kui 0 või 1 ja see on fikseeritud, kuid kvantarvutuses võib aatomiosake olla nii 0 kui 1 või 1 ja 1 või 0 ja a. 0 jne. Kui seda ainulaadset kvaliteeti saab rakendada, suureneb arvutusvõimsus plahvatuslikult ja QC areng koos Shori algoritmiga – mida kirjeldati esmakordselt 1994. aastal kui teoreetiline võimalus, kuid paljude arvates on see peagi laiaulatuslik reaalsus – ähvardab samuti lõhkuda RSA-krüptimist, mida kasutatakse suures osas Internetis, sealhulgas veebisaitidel ja e-kirjades. 

"Jah, see on väga raske ja põnev relvavõistlus," ütles Miyano Cointelegraphile. "Arvutite ja masinates töötavate matemaatiliste algoritmide edenemise tõttu muutuvad krüptosüsteemide rünnakud, sealhulgas külgkanalite rünnakud, üha võimsamaks. Iga krüptosüsteem võib ootamatult puruneda uskumatult võimsa algoritmi ilmnemise tõttu.

Finantssuhete simuleerimine 

Siiski ei tohiks tingimata eeldada, et kvantarvutite mõju krüptosektorile on täiesti kahjulik. Samuel Mugel, Kanada Panga ülalnimetatud programmi juhtinud ettevõtte Multiverse Computing tehnoloogiajuht, selgitas, et pilootprojektis suutsid nad simuleerida finantssuhete võrgustikku, milles ühe ettevõtte otsused võivad olla sõltub suuresti teiste ettevõtete otsustest, selgitades Cointelegraphile:

"Selliseid mänguteooriavõrke on tavalistel superarvutitel väga raske lahendada, kuna optimaalsem käitumine võib tähelepanuta jääda. Kvantarvutitel on võimalusi seda tüüpi probleemidega tõhusamalt toime tulla.

Kvantmehaanikul põhinevad seadmed pakuvad potentsiaalselt muid ainulaadseid võimalusi, lisas Narozniak: "Näiteks ei saa erinevalt klassikalistest olekutest kvantseisundeid kopeerida. Kui digitaalseid märke esitataks kvantolekute abil, kaitseks kloonimise keelamise teoreem neid automaatselt topeltkulutamise eest.

Viimased: Inflatsiooni vaevlevates riikides peetakse krüpto "raha tulevikku".

Narozniak ütles, et kvantpõimumist saab kasutada ka nutikate kvantlepingute tagamiseks. "Tokenid võivad lepingu täitmise ajal takerduda, muutes mõlemad pooled haavatavaks võimaliku kahju eest, kui nutikat lepingut kokkulepitud viisil ei täideta."

Kvantjärgse krüptograafia arendamine

Kokkuvõttes näib kvantarvutite oht krüptoversioonile reaalne, kuid krüpto aluseks oleva krüptograafia rikkumine nõuaks tohutut jõudu ja häkkerid peaksid töötama ka rangete ajapiirangute all – neil on BTC privaatvõtmesse tungimiseks vaid 10 minutit. näiteks. Bitcoini elliptilise kõvera krüptimise katkestamine kvantarvutuse abil on samuti vähemalt kümne aasta kaugusel. Kuid tööstus peab kohe alustama heidutuste väljatöötamisega. "Ma ütleksin, et peaksime õigeks ajaks valmis olema, kuid peame sellega tõsiselt tegelema hakkama," ütles Barmes.

Tegelikult toimub praegu märkimisväärne hulk uuringuid "kvantjärgses krüptos", ütles California Berkeley ülikooli arvutiteaduse osakonna professor Dawn Song Cointelegraphile, lisades:

"On oluline, et töötaksime välja kvantkindla või kvantijärgse krüptograafia, et meil oleks alternatiivid valmis, kui kvantarvutid on tegelikkuses piisavalt võimsad."