Computer quantistici contro mining Cripto : separare i fatti dalla finzione

I computer quantistici sono macchine speciali in grado di eseguire determinati calcoli molto più velocemente dei computer di tutti i giorni – noti come “computer classici” – e rappresentano la prossima frontiera della Tecnologie computazionale.

Negli ultimi anni, sono aumentati i timori che questi computer superiori possano eventualmente essere utilizzati per eseguire i calcoli di mining Cripto necessari per generare nuovi blocchi.

Questo pezzo fa parte della Mining Week di CoinDesk .

Se ciò dovesse accadere, la preoccupazione è che coloro che maneggiano computer quantistici potrebbero, in teoria, ottenere un vantaggio significativo su ogni altro minatore nella rete blockchain , minacciando la decentralizzazione e la sicurezza delle blockchain proof-of-work come Bitcoin e Litecoin . Per non parlare del fatto che guadagni la stragrande maggioranza dei premi rimanenti.

Per capire come funzionano i computer quantistici, devi prima capire che i computer classici, come ONE hai a casa o che usi per lavoro, rappresentano tutti i bit di dati come ONE di due stati, uno 0 o un 1. Questo è noto come codice binario.

Mettendo insieme 0 e 1, diventa possibile eseguire calcoli più complessi e memorizzare dati più complessi. Ma anche mettendo insieme 0 e 1, i computer classici sono ancora limitati nelle loro capacità di elaborazione e possono eseguire solo ONE calcolo alla volta.

I computer quantistici, invece, possono eseguire calcoli simultanei grazie all’uso di bit quantistici, noti anche come “qubit”. Invece di rappresentare i dati in due stati – 0 o 1 – i qubit possono rappresentare i dati in tre stati: 0, 1 o entrambi. Questa è nota come "sovrapposizione".

Ricordi il gatto di Schrödinger ? Questo è ONE degli esempi più popolari di sovrapposizione quantistica, in cui un gatto lasciato in una scatola non può essere né vivo né morto. Sono considerati entrambi.

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Fornendo un numero maggiore di stati, i computer quantistici hanno la capacità di eseguire calcoli esponenzialmente più grandi. Ma ci sono una serie di avvertenze significative su questa Tecnologie, che esploreremo più avanti.

Un articolo accademico recentemente pubblicato su AVS Quantum Science intitolato "L'impatto delle specifiche hardware sul raggiungimento del vantaggio quantistico nel regime di tolleranza agli errori" ha delineato due principali minacce poste dall'informatica quantistica al mining Cripto , in particolare al mining di Bitcoin (BTC), e all'ecosistema più ampio.

Il meccanismo di consenso della prova del lavoro si riferisce al sistema speciale utilizzato da alcune blockchain per selezionare partecipanti onesti per svolgere l’importante ruolo di proporre nuovi blocchi di dati di transazione da aggiungere alla blockchain. Poiché non esiste un’unica autorità che governa una blockchain, essa deve fare affidamento su un sistema automatizzato codificato nel protocollo per filtrare gli utenti disonesti che potrebbero tentare di corrompere la blockchain con transazioni non valide.

I computer quantistici hanno la capacità di eseguire calcoli più elevati rispetto ad altri tipi di macchine specializzate, e quindi l’ovvia preoccupazione è che potrebbero dominare la concorrenza basata sul mining. Secondo gli autori dell'articolo, tuttavia, tale minaccia è considerata minima a causa della natura del tempo di ciclo di clock considerevolmente più lento dei computer quantistici rispetto ai minatori con circuiti integrati specifici per l'applicazione (ASIC)

"È improbabile che l'accelerazione algoritmica possa compensare i tempi di ciclo dell'orologio considerevolmente più lenti rispetto all'informatica classica all'avanguardia per il prossimo futuro", secondo l'articolo.

Ma come possono i computer quantistici avere tempi di ciclo di clock più lenti ma elaborare più calcoli rispetto ai computer classici? Secondo Macauley Coggins, fondatore di Quantum Computing UK , ha a che fare con la capacità di un computer quantistico di elaborare calcoli simultaneamente:

Infatti, gli scienziati informatici in un altro articolo accademico intitolato “ Vulnerabilità delle tecnologie blockchain agli attacchi quantistici ”, pubblicato su ScienceDirect, hanno suggerito che potrebbe volerci fino al 2028 prima che i computer quantistici siano abbastanza sofisticati da superare l’attuale Tecnologie dei chip ASIC e eseguire un attacco maggioritario su una rete blockchain. Ciò non prenderà in considerazione eventuali futuri miglioramenti alla Tecnologie dei chip ASIC entro quel momento.

"I nostri calcoli basati sull'attuale Tecnologie ASIC, così come quelli di altri autori [ 2 , 3 ], collocano la prima data probabile in cui questo tipo di attacco sarà possibile al 2028. Tuttavia, i progressi nella Tecnologie ASIC probabilmente respingeranno questa data molto più lontana", secondo lo studio di ScienceDirect.

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Entrambi gli articoli concordano sul fatto che la più grande minaccia posta dai computer quantistici alle Cripto non è il mining, ma la violazione dell'" algoritmo di firma digitale della curva ellittica " o ECDSA, utilizzato da Bitcoin e dalla stragrande maggioranza delle altre principali criptovalute .

ECDSA è il sistema crittografico utilizzato per generare chiavi pubbliche-private matematicamente collegate: gli strumenti digitali necessari per inviare e ricevere Criptovaluta e dimostrare chi possiede le risorse custodite in un portafoglio Cripto .

Infrangere questa forma di crittografia significherebbe che una persona potrebbe accertare la chiave privata di qualcuno dalla chiave pubblica di quella persona, che viene trasmessa liberamente all'intera rete ogni volta che il portafoglio effettua una transazione. Accedere a una chiave privata è come identificare la password di una persona e darebbe all'aggressore il controllo completo su tutti i fondi conservati nell'indirizzo del portafoglio.

“Se la stessa coppia di chiavi pubblica/privata viene utilizzata per conservare i Bitcoin degli utenti dopo che la chiave pubblica diventa di pubblico dominio, tutti i fondi garantiti dalla coppia di chiavi saranno vulnerabili. Bisogna però anche considerare che i portafogli Bitcoin tendono a non utilizzare ripetutamente le stesse coppie di chiavi”, si legge nel documento pubblicato su AVS Quantum Science.

Quindi quanti qubit sarebbero necessari per rompere l'algoritmo della curva ellittica? Secondo il documento di AVS Quantum Science, parecchio:

“... Sarebbero necessari 317 × 106 qubit fisici per rompere la crittografia entro ONE con un tempo di ciclo del codice di 1 μs. Per romperlo entro 10 minuti con lo stesso tempo di ciclo del codice, sarebbero necessari 1,9 × 109 qubit fisici, mentre per romperlo entro 1 giorno sarebbero necessari solo 13 × 106 qubit fisici.

Sebbene i computer quantistici siano già una realtà, la Tecnologie è ancora agli inizi.

Il processore quantistico di IBM, soprannominato “Eagle”, è considerato il sistema di calcolo quantistico più potente al mondo fino ad oggi e contiene 127 qubit. Molto lontano dagli 1,9 miliardi di qubit stimati necessari per violare l’ECDSA entro 10 minuti.

Anche aggiungere più qubit non è affatto così semplice come sembra. Tutto si riduce a un fattore estremamente limitante noto come “rumore quantistico”. Il termine si riferisce a qualsiasi tipo di sottile cambiamento ambientale che può influenzare le prestazioni di un qubit. In effetti, anche la più piccola delle vibrazioni o fluttuazioni delle Waves temperate o elettromagnetiche può causare qualcosa noto come “decoerenza”, rendendo i qubit incapaci di eseguire un singolo calcolo. Il problema diventa sempre più persistente quanto più qubit sono coinvolti.

È questa sensibilità ai fattori esterni che inibisce in modo significativo la progressione dei computer quantistici e significa che difficilmente diventeranno una grave minaccia per il mining Criptovaluta o per la crittografia sottostante che protegge le transazioni finché questo problema non verrà risolto.

Gli sforzi sono diretti alla creazione di computer quantistici-classici ibridi e alla creazione di software per ridurre al minimo i disturbi causati dal rumore quantistico. Ma ciò T risolve un altro problema critico affrontato dai computer quantistici.

A differenza dei computer classici, è incredibilmente difficile rimuovere gli errori quando si eseguono calcoli su un computer quantistico a causa della natura lineare dei calcoli quantistici. Il controllo degli errori dei qubit può potenzialmente alterarne lo stato o la sovrapposizione, distorcendo i risultati.

Ci sono stati, tuttavia, una serie di progressi nella correzione degli errori quantistici, in particolare qualcosa chiamato codice Bacon-Shor sviluppato dal fisico Christopher Monroe e da un certo numero di ricercatori dell'Università del Maryland. Ma ancora una volta, si stima che questo tipo di correzione degli errori richieda un computer quantistico che vanti almeno 1.300 qubit, più di 10 volte il numero di qubit presenti nel processore Eagle di IBM.

Allo stato attuale, anche se ONE giorno i computer quantistici potrebbero possedere la capacità di minare gravemente il mining Cripto e l’integrità delle reti basate su blockchain, la Tecnologie attuale è lungi dall’essere abbastanza sofisticata da causare serie preoccupazioni.

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