Квантовые компьютеры против Криптo : отделяем факты от вымысла

Квантовые компьютеры — это особые машины, которые могут выполнять определенные вычисления значительно быстрее обычных компьютеров, известных как «классические компьютеры», и представляют собой новый рубеж в вычислительной Технологии.

В последние годы растут опасения, что эти превосходные компьютеры в конечном итоге могут быть направлены на решение задач по переработке информации.Криптo майнингвычисления, необходимые для генерации новых блоков.

Эта часть является частью CoinDeskНеделя горнодобывающей промышленности.

Если это произойдет, то есть опасения, что владельцы квантовых компьютеров теоретически получат значительное преимущество перед любым другим майнером в мире.сеть блокчейн, угрожая децентрализации и безопасностидоказательство работыблокчейны, такие какBitcoin и Litecoin. Не говоря уже о том, что зарабатывая большую часть оставшихсянаграды за блок.

Что такое квантовые вычисления?

Чтобы понять, как работают квантовые компьютеры, вам сначала нужно понять, что классические компьютеры — такие, как ONE вы используете дома или на работе — представляют все биты данных как ONE из двух состояний: 0 или 1. Это известно как двоичный код.

Соединяя вместе нули и единицы, становится возможным выполнять более сложные вычисления и хранить более сложные данные. Но даже соединив вместе нули и единицы, классические компьютеры все еще ограничены в своих возможностях обработки и могут работать толькоONE вычисление за раз.

С другой стороны, квантовые компьютеры могут выполнять одновременные вычисления благодаря использованию квантовых битов, также известных как «кубиты». Вместо того, чтобы представлять данные в двух состояниях — либо 0, либо 1 — кубиты могут представлять данные в трех состояниях: 0, 1 или оба. Это известно как «суперпозиция».

Помнить Кот Шредингера? Это ONE из самых популярных примеров квантовой суперпозиции, где кот, оставленный в коробке, не может быть ни мертвым, ни живым. Он считается и тем, и другим.

Читать дальше: Почему некоторые разработчики Bitcoin говорят, что лазеры могут сократить затраты на электроэнергию при майнинге

Предоставляя большее количество состояний, квантовые компьютеры имеют возможность выполнять экспоненциально большие вычисления. Но есть ряд существенных оговорок относительно этой Технологии, которые мы рассмотрим ниже.

Какие угрозы представляют квантовые компьютеры для майнинга Криптo ?

Недавно опубликованныйнаучная работа в статье AVS Quantum Science под названием «Влияние спецификаций оборудования на достижение квантового преимущества в отказоустойчивом режиме» были описаны две основные угрозы, которые квантовые вычисления представляют для майнинга Криптo , в частности для майнинга Bitcoin (BTC), и для всей экосистемы в целом.

• Угроза механизму консенсуса Proof-of-Work.
• Угроза эллиптической кривой шифрования цифровых подписей.

Угроза квантовых компьютеров для блокчейнов с доказательством работы

Theмеханизм консенсуса доказательства работыотносится к специальной системе, которую используют некоторые блокчейны для выбора честных участников для выполнения важной роли предложения новых блоков данных транзакций для добавления в блокчейн. Поскольку нет единого органа, управляющего блокчейном, он должен полагаться на автоматизированную систему, закодированную в протоколе, чтобы отфильтровывать нечестных пользователей, которые могут попытаться испортить блокчейн недействительными транзакциями.

Квантовые компьютеры обладают способностью выполнять более сложные вычисления, чем другие типы специализированных машин, поэтому очевидная проблема заключается в том, что они могут доминировать в конкуренции, основанной на майнинге. Однако, по мнению авторов статьи, эта угроза считается минимальной из-за природы значительно более медленного времени тактового цикла квантовых компьютеров по сравнению сспециализированные интегральные микросхемы (ASIC) майнеры

«Маловероятно, что в обозримом будущем ускорение алгоритмов компенсирует значительно более медленное время тактового цикла по сравнению с современными классическими вычислениями», — говорится в статье.

Но как квантовые компьютеры могут иметь более медленное время тактового цикла, но обрабатывать больше вычислений, чем классические компьютеры? По словам Маколи Коггинса, основателяКвантовые вычисления в Великобритании, это связано со способностью квантового компьютера обрабатывать вычисления одновременно:

«Мощь квантовых вычислений заключается T в том, что они быстрее, т. е. в более высоких тактовых частотах, а в том, что они могут использовать квантовый параллелизм. Это когда каждая отдельная комбинация задачи может быть [вычислена] параллельно».

На самом деле, специалисты по информатике в другой научной работе под названием «Уязвимость технологий блокчейна к квантовым атакам», опубликованный в ScienceDirect, предположил, что может пройти до 2028 года, прежде чем квантовые компьютеры станут достаточно сложными, чтобы превзойти текущую Технологии чипов ASIC и выполнить атаку большинства на сеть блокчейнов. Это не принимая во внимание какие-либо будущие улучшения Технологии чипов ASIC к тому времени.

«Наши собственные расчеты, основанные на современной Технологии ASIC, а также расчеты других авторов [2,3], самая ранняя вероятная дата, когда этот тип атаки станет возможным, — 2028 год. Однако достижения в области Технологии ASIC, вероятно, значительно отодвинут эту дату», — говорится в исследовании ScienceDirect.

Читать дальше: Что такое криптоджекинг? Как защитить себя от вредоносного ПО для майнинга Криптo

Взлом криптографии с открытым и закрытым ключом с использованием квантовых компьютеров

В обеих работах сошлись во мнении, что наибольшая угроза, которую квантовые компьютеры представляют для Криптo, заключается не в майнинге, а во взломе «Алгоритм цифровой подписи на основе эллиптической кривой," или ECDSA, который используется Bitcoin и подавляющее большинство других ведущих криптовалют.

ECDSA — это криптографическая система, используемая для генерации математически связанных публичных и закрытых ключей — цифровых инструментов, необходимых для отправки и получения Криптовалюта, а также для подтверждения того, кому принадлежат активы, хранящиеся в Криптo .

Взлом этой формы шифрования будет означать, что человек может узнать чей-то закрытый ключ из открытого ключа этого человека, который свободно транслируется по всей сети каждый раз, когда этот кошелек совершает транзакцию. Доступ к закрытому ключу подобен идентификации пароля человека и предоставит злоумышленнику полный контроль над любыми средствами, хранящимися на адресе кошелька.

«Если та же пара открытого/закрытого ключа используется для хранения Bitcoin пользователей после того, как открытый ключ становится общедоступным, то все средства, защищенные парой ключей, будут уязвимы. Однако следует также учитывать, что Bitcoin кошельки, как правило, не используют повторно одни и те же пары ключей», — говорится в статье в AVS Quantum Science.

Так сколько же кубитов потребуется, чтобы сломать алгоритм эллиптической кривой? Согласно статье AVS Quantum Science, довольно много:

«... Для взлома шифрования в течение ONE часа с циклом кода 1 мкс потребуется 317 × 106 физических кубитов. Чтобы взломать его в течение 10 минут с тем же циклом кода, потребуется 1,9 × 109 физических кубитов, тогда как для взлома в течение 1 дня потребуется всего 13 × 106 физических кубитов».

Основные проблемы, с которыми сталкиваются Технологии квантовых вычислений

Хотя квантовые компьютеры уже существуют, эта Технологии все еще находится в зачаточном состоянии.

Квантовый процессор IBM,прозванный «Орел»,считается самой мощной квантовой вычислительной системой в мире на сегодняшний день – содержащей 127 кубитов. Это очень далеко от предполагаемых 1,9 миллиарда кубитов, необходимых для взлома ECDSA в течение 10 минут.

Добавление большего количества кубитов тоже не так просто, как кажется. Все сводится к чрезвычайно ограничивающему фактору, известному как «квантовый шум». Этот термин относится к любому типу тонких изменений окружающей среды, которые могут повлиять на производительность кубита. Фактически, самые незначительные вибрации или флуктуации в умеренных или электромагнитных WAVES могут вызвать нечто, известное как «декогеренция», делая кубиты неспособными выполнять ни одного вычисления. Проблема становится все более настойчивой по мере того, как все больше кубитов задействовано.

Именно эта чувствительность к внешним факторам существенно сдерживает развитие квантовых компьютеров и означает, что они вряд ли станут серьезной угрозой для майнинга Криптовалюта или для базовой криптографии, обеспечивающей безопасность транзакций, пока эта проблема не будет решена.

Усилия направлены на создание гибридных квантово-классических компьютеров, а также на создание программного обеспечения для минимизации помех, вызванных квантовым шумом. Но это T решает еще одну критическую проблему, с которой сталкиваются квантовые компьютеры.

В отличие от классических компьютеров, невероятно сложно устранить ошибки при выполнении вычислений на квантовом компьютере из-за линейной природы квантовых вычислений. Проверка кубитов на наличие ошибок может потенциально нарушить их состояние или суперпозицию, исказив результаты.

Однако в области квантовой коррекции ошибок был достигнут ряд успехов, а именно, так называемаяКод Бэкона-Шораразработано физикомКристофер Монрои ряд исследователей из Университета Мэриленда. Но опять же, этот тип исправления ошибок, по оценкам, потребует квантового компьютера, имеющего не менее 1300 кубитов — более чем в 10 раз больше кубитов, присутствующих в процессоре Eagle компании IBM.

На сегодняшний день, хотя квантовые компьютеры ONE смогут серьезно подорвать Криптo и целостность сетей на основе блокчейна, нынешняя Технологии далека от того, чтобы вызывать серьезные опасения.

Дальнейшее чтение от CoinDesk's Mining Week

После кратковременного запрета город Нью-Йорк все еще считает, что по соседству живут Криптo

Города по всей территории США пытаются понять, что означает наличие операций по майнингу Криптовалюта в их сообществах. Платтсбург предлагает отрезвляющий пример.

Привлечет ли Беларусь Криптo на фоне санкций и российско-украинской войны?

Несмотря на благоприятные условия для бизнеса, политическая обстановка в стране может сдерживать международный капитал. Эта часть является частью Mining Week CoinDesk

Как выглядит FARM для майнинга Криптo ? Поразительные фотографии от Сибири до Испании

Репортеры CoinDesk путешествовали по Европе, Азии и Северной Америке, чтобы запечатлеть разнообразие объектов майнинга Криптовалюта . Эта статья является частью Mining Week CoinDesk.