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 чудові комп’ютери врешті-решт можуть бути спрямовані на кранч майнінг Крипто обчислень, необхідних для створення нових блоків.

Ця частина є частиною CoinDesk Гірничий тиждень.

Якщо це трапиться, занепокоєння полягає в тому, що ті, хто володіють квантовими комп’ютерами, теоретично зможуть отримати значну перевагу над усіма іншими майнерами в мережа блокчейн, що загрожує децентралізації та безпеці підтвердження роботи як блокчейни Bitcoin і Litecoin. Не кажучи вже про те, що заробляють переважну більшість решти блок винагороди.

Що таке квантове обчислення?

Щоб зрозуміти, як працюють квантові комп’ютери, вам спочатку потрібно зрозуміти, що класичні комп’ютери – 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 працювати 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'ятайте Кот 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 енерговитрати майнінгу

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

Які загрози несуть квантові комп’ютери для майнінгу Крипто ?

Нещодавно опублікований академічна робота в AVS Quantum Science під назвою «Вплив специфікацій апаратного забезпечення на досягнення квантової переваги у відмовостійкому режимі» окреслено дві ключові загрози, які створюють квантові обчислення для майнінгу Крипто , зокрема для майнінгу Bitcoin (BTC), і для ширшої екосистеми.

• Загроза механізму консенсусу підтвердження роботи.
• Загроза шифруванню еліптичної кривої цифрових підписів.

Загроза квантових комп’ютерів блокчейнам із підтвердженням роботи

The 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 до блокчейну. 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 такту квантових комп’ютерів, ніж Майнер інтегральних схем (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 Квантові обчислення Великобританії, це пов’язано зі здатністю квантового комп’ютера обробляти обчислення одночасно:

«Потужність квантових обчислень полягає T в тому, що вони швидші, тобто мають вищі тактові частоти, а в тому, що вони можуть використовувати квантовий паралелізм. Ось де кожна окрема комбінація проблеми може бути [обчислена] паралельно».

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

«Наші власні розрахунки на основі поточної Технології ASIC, а також розрахунки інших авторів [2,3], поставив найранішу ймовірну дату, коли цей тип атаки стане можливим, у 2028 році. Однак прогрес у Технології ASIC, ймовірно, відсуне цю дату набагато далі», — йдеться в дослідженні ScienceDirect.

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

Злом криптографії публічно-приватного ключа за допомогою квантових комп’ютерів

Обидві статті погоджуються, що квантові комп’ютери несуть найбільшу загрозу Крипто не для майнінгу, а через порушення "Алгоритм цифрового підпису еліптичної кривої," або ECDSA, який використовується Bitcoin та a переважна більшість 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 .

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 тим самим часом циклу коду, знадобиться 1,9 × 109 фізичних кубітів, тоді як для того, щоб зламати його протягом 1 дня, знадобиться лише 13 × 106 фізичних кубітів».

Основні проблеми квантових обчислювальних Технології

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

Квантовий процесор IBM, під назвою «Орел», вважається найпотужнішою системою квантових обчислень у світі на сьогоднішній день – містить 127 кубітів. Далеко від 1,9 мільярда кубітів, необхідних для зламу ECDSA протягом 10 хвилин.

Додавання нових кубітів теж не таке просте, 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 ця чутливість до зовнішніх факторів значно гальмує розвиток квантових комп’ютерів і означає, що вони навряд чи стануть серйозною загрозою для майнінгу Криптовалюта або базової криптографії, яка забезпечує захист транзакцій, доки цю проблему не буде вирішено.

Зусилля спрямовані на створення гібридних 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 квантовому виправленні помилок, а саме те, що називається Код Бекона-Шора розроблений фіз Крістофер Монро та ряд дослідників 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, наявних 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.

Подальше читання з тижня майнінгу CoinDesk

Після короткочасної заборони місто Нью-Йорк все ще розраховується з Крипто по сусідству

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

Чи заманить Білорусь Крипто на тлі санкцій і російсько-української війни?

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

Як виглядає майнінгова FARM Крипто ? Вражаючі фотографії від Сибіру до Іспанії

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