Квантові комп’ютери проти Крипто : відокремити факти від вигадки

Квантові комп’ютери – це спеціальні машини, які можуть виконувати певні обчислення значно швидше, ніж звичайні комп’ютери, відомі як «класичні комп’ютери», і являють собою наступний рубіж у обчислювальних Технології.

Останніми роками зростає побоювання, що ці найкращі комп’ютери в кінцевому підсумку можуть бути спрямовані на виконання обчислень Крипто , необхідних для створення нових блоків.

Ця частина є частиною Тижня майнінгу CoinDesk .

Якщо це станеться, занепокоєння полягає в тому, що ті, хто володіють квантовими комп’ютерами, теоретично можуть отримати значну перевагу над усіма іншими майнерами в мережі блокчейнів , загрожуючи децентралізації та безпеці блокчейнів із підтвердженням роботи, таких як Bitcoin і Litecoin . Не кажучи вже про отримання переважної більшості решти винагород за блоки .

Щоб зрозуміти, як працюють квантові комп’ютери, вам спочатку потрібно зрозуміти, що класичні комп’ютери – такі як ONE ви маєте вдома або використовуєте для роботи – представляють усі біти даних як ONE із двох станів, або 0, або 1. Це відомо. як двійковий код.

Поєднуючи 0 та 1, стає можливим виконувати складніші обчислення та зберігати складніші дані. Але навіть якщо об’єднати 0 і 1 разом, класичні комп’ютери все ще обмежені в можливостях обробки і можуть запускати лише ONE обчислення за раз.

З іншого боку, квантові комп’ютери можуть запускати одночасні обчислення завдяки використанню квантових бітів, також відомих як «кубіти». Замість представлення даних у двох станах – 0 або 1 – кубіти можуть представляти дані у трьох станах: 0, 1 або обидва. Це відомо як "суперпозиція".

Пам'ятаєте кота Шредінгера ? Це ONE із найпопулярніших прикладів квантової суперпозиції, коли кіт, залишений у коробці, не може бути ні мертвим, ні живим. Вважається і те, і інше.

Читайте також: Чому деякі розробники Bitcoin кажуть, що лазери можуть скоротити витрати енергії на майнінг

Забезпечуючи більшу кількість станів, квантові комп’ютери мають можливість виконувати експоненціально більші обчислення. Але ця Технології має ряд суттєвих застережень, які ми розглянемо далі.

Нещодавно опублікована наукова стаття в AVS Quantum Science під назвою «Вплив специфікацій апаратного забезпечення на досягнення квантових переваг у відмовостійкому режимі» окреслила дві ключові загрози, які створюють квантові обчислення для Крипто , зокрема майнінгу Bitcoin (BTC), і ширшої екосистеми.

Механізм консенсусу підтвердження роботи відноситься до спеціальної системи, яку використовують певні блокчейни для вибору чесних учасників для виконання важливої ​​ролі пропонування нових блоків даних транзакцій для додавання в блокчейн. Оскільки немає єдиного органу, який керує блокчейном, він повинен покладатися на автоматизовану систему, закодовану в протоколі, щоб відфільтрувати нечесних користувачів, які можуть спробувати пошкодити блокчейн недійсними транзакціями.

Квантові комп’ютери мають здатність виконувати більш високі обчислення, ніж інші типи спеціалізованих машин, і тому очевидне занепокоєння полягає в тому, що вони можуть домінувати в конкуренції на основі майнінгу. Однак, за словами авторів статті, ця загроза вважається мінімальною через природу значно повільнішого тактового циклу квантових комп’ютерів у порівнянні з майнерами інтегральних схем, специфічних для додатків (ASIC).

«Алгоритмічне прискорення навряд чи компенсує значно меншу тривалість тактового циклу порівняно з сучасними класичними обчисленнями в осяжному майбутньому», — йдеться в статті.

Але як квантові комп’ютери можуть мати менший тактовий цикл, але обробляти більше обчислень, ніж класичні комп’ютери? За словами Маколі Коггінса, засновника Quantum Computing UK , це пов’язано зі здатністю квантового комп’ютера обробляти обчислення одночасно:

Фактично, комп’ютерні вчені в іншій академічній статті під назвою « Вразливість технологій блокчейн до квантових атак », яка була опублікована в ScienceDirect, припустили, що може знадобитися до 2028 року, перш ніж квантові комп’ютери стануть достатньо складними, щоб випередити поточну Технології мікросхем ASIC і виконати мажоритарну атаку на мережу блокчейн. Це не беручи до уваги будь-які майбутні вдосконалення Технології мікросхем ASIC на той час.

«Наші власні розрахунки, засновані на поточній Технології ASIC, а також на розрахунках інших авторів [ 2 , 3 ], встановлюють найранішу ймовірну дату, коли цей тип атаки стане можливим у 2028 році. Однак прогрес у Технології ASIC, ймовірно, відштовхнеться. ця дата набагато далі», - йдеться в дослідженні ScienceDirect.

Читайте також: Що таке криптоджекінг? Як захистити себе від зловмисного програмного забезпечення для майнінгу Крипто

Обидві статті сходяться на тому, що квантові комп’ютери несуть найбільшу загрозу для Крипто не для майнінгу, а через порушення « алгоритму цифрового підпису еліптичної кривої » або ECDSA, який використовується Bitcoin та переважною більшістю інших провідних криптовалют .

ECDSA — це криптографічна система, яка використовується для генерації математично пов’язаних публічно-приватних ключів — цифрових інструментів, необхідних для надсилання та отримання Криптовалюта , а також для підтвердження того, хто володіє активами, що зберігаються в Крипто гаманці.

Злам цієї форми шифрування означатиме, що особа може дізнатися чийсь закритий ключ із відкритого ключа цієї особи, який вільно передається всій мережі щоразу, коли гаманець здійснює транзакцію. Доступ до приватного ключа подібний до ідентифікації пароля людини і надає зловмиснику повний контроль над будь-якими коштами, що зберігаються в адресі гаманця.

«Якщо та сама пара відкритих/приватних ключів використовується для зберігання Bitcoin користувачів після того, як відкритий ключ стане загальновідомим, то всі кошти, захищені парою ключів, будуть уразливими. Однак слід також враховувати, що Bitcoin гаманці, як правило, не використовують повторно ті самі пари ключів», — йдеться в статті в AVS Quantum Science.

Отже, скільки кубітів знадобиться, щоб зламати алгоритм еліптичної кривої? Згідно з документом AVS Quantum Science, досить багато:

«... Щоб зламати шифрування протягом ONE години з часом циклу коду 1 мкс, знадобиться 317 × 106 фізичних кубітів. Щоб зламати його протягом 10 хвилин з таким же часом циклу коду, знадобиться 1,9 × 109 фізичних кубітів, тоді як для його зламу протягом 1 дня потрібно лише 13 × 106 фізичних кубітів».

Хоча квантові комп’ютери вже є справою, ця Технології все ще знаходиться в зародковому стані.

Квантовий процесор IBM, який отримав назву «Eagle», вважається найпотужнішою квантовою обчислювальною системою в світі на сьогоднішній день – містить 127 кубітів. Далеко від 1,9 мільярда кубітів, необхідних для зламу ECDSA протягом 10 хвилин.

Додавання кубітів теж не так просто, як здається. Все зводиться до надзвичайно обмежувального фактора, відомого як «квантовий шум». Термін відноситься до будь-якого типу тонких змін середовища, які можуть вплинути на продуктивність кубіта. Насправді найменші вібрації або коливання помірних або електромагнітних Waves можуть спричинити щось, відоме як «декогеренція», через що кубіти не зможуть виконати єдине обчислення. Проблема стає все більш стійкою, чим більше кубітів задіяно.

Саме така чутливість до зовнішніх факторів суттєво гальмує розвиток квантових комп’ютерів і означає, що вони навряд чи стануть серйозною загрозою для майнінгу Криптовалюта або основної криптографії, яка забезпечує захист транзакцій, доки цю проблему не буде вирішено.

Зусилля спрямовані на створення гібридизованих квантово-класичних комп’ютерів, а також на створення програмного забезпечення для мінімізації завад, спричинених квантовим шумом. Але це T вирішує іншої критичної проблеми, з якою стикаються квантові комп’ютери.

На відміну від класичних комп’ютерів, при виконанні обчислень на квантовому комп’ютері неймовірно важко усунути помилки через лінійну природу квантових обчислень. Перевірка кубітів на наявність помилок може потенційно порушити їх стан або суперпозицію, спотворюючи результати.

Проте було досягнуто ряд досягнень у квантовій корекції помилок, а саме те, що називається кодом Бекона-Шора , розробленим фізиком Крістофером Монро та кількома дослідниками з Університету Меріленда. Але знову ж таки, оцінюється, що для цього типу виправлення помилок потрібен квантовий комп’ютер, що має щонайменше 1300 кубітів – це більш ніж у 10 разів більше, ніж кількість кубітів у процесорі IBM Eagle.

У поточному стані, незважаючи на те, що ONE дня квантові комп’ютери можуть володіти здатністю серйозно підірвати Крипто і цілісність мереж, заснованих на блокчейні, сучасна Технології далеко не настільки складна, щоб викликати серйозне занепокоєння.

Міста по всьому США борються з тим, що означає майнінг Криптовалюта в їхніх громадах. Plattsburgh пропонує протверезний приклад.

Незважаючи на сприятливі умови ведення бізнесу, політичне середовище країни може стримувати міжнародний капітал. Ця частина є частиною Тижня майнінгу CoinDesk

Журналісти CoinDesk подорожували Європою, Азією та Північною Америкою, щоб зафіксувати різноманітність засобів майнінгу Криптовалюта . Ця частина є частиною Тижня майнінгу CoinDesk.