کامپیوترهای کوآنتومی یا بلاکچین، کدام یک برنده نهایی در آینده تکنولوژی خواهند بود
بحث داغی که چند وقتی است در فضای بلاکچین مطرح شده به میدان آمدن کامپیوترهای کوانتومی است. در این مقاله درباره تاثیر این تکنولوژی بر آینده بلاکچین صحبت خواهیم کرد.
کامپیوترهای کوآنتومی یا بلاکچین، کدام یک برنده نهایی در آینده تکنولوژی خواهند بود
کامپیوترهای کوآنتومی یا بلاکچین، کدام یک برنده نهایی در آینده تکنولوژی خواهند بود
کامپیوترهای کوآنتومی، که بعضاً به علت عدم امکان تهیه مواد اولیه کنار گذاشته می‌شوند، در دهه گذشته از قلمرو “اگر” به قلمرو “چه وقت” رسیده‌اند. برخی از محاسبات اکنون برای کامپیوترهای کوآنتومی فقط به یک مسئله زمان تبدیل شده‌اند. این محاسبات قبلاً به دلیل ناسازگاری آنها با رایانش سنتی از غیرممکن به نظر می‌رسیدند.
در حال حاضر، توابع رمزنگاری بلاکچین ایمن در نظر گرفته می‌شوند. شکستن توابع کد آنها به منابع محاسباتی عظیمی نیاز دارد که با رایانه‌های کلاسیک نمی‌توان به دست آورد. با این حال، یک کامپیوتر کوانتومی قادر خواهد بود در طی چند روز این نوع سپر رمزنگاری را بشکند.
کامپیوترهای کوآنتومی چیست؟
محاسبات کوانتومی روش جدیدی برای پردازش داده‌ها و حل مشکلات است که با محاسبات کلاسیک که به طور گسترده در دستگاه‌های روزمره استفاده می‌شود متفاوت است.
ایده پشت رایانه‌های کوانتومی فراتر رفتن از حد رایانه‌های سنتی با استفاده از مکانیک کوانتوم است. فیزیک کوآنتوم رشته‌ای در فیزیک است که رفتارها و قوانین را در مقیاس زیر اتمی توصیف می‌کند.
درک پدیده‌های کوانتومی آسان نیست زیرا در مقایسه با مکانیک کلاسیک با قوانین کاملاً متفاوتی اداره می‌شوند. همانطور که ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل یک بار گفت: “اگر فکر می‌کنید مکانیک کوانتوم را می‌فهمید، پس نمی‌فهمید.”
به آن فکر کنید: ذرات زیر اتمی می‌توانند همزمان در مکانهای مختلفی وجود داشته باشند. این امر به اصطلاح سوپراپیشن نامیده می‌شود. این ذرات از نظر زمانی به جلو یا عقب حرکت می‌کنند و حتی از طریق به اصطلاح درهم آمیختگی از راه دور دور می‌شوند. کامپیوترهای کوانتومی قصد دارند از این ویژگی‌های علمی تخیلی بهره مند شوند.
در حالی که ترانزیستورهای پردازنده‌های رایانه‌ای کلاسیک با بیت‌هایی کار می‌کنند که صفر یا یک را درک می‌کنند، کامپیوترهای کوانتومی از اصطلاحاً بیت کوانتوم یا کیوبیت استفاده می‌کنند. حالت دوم می‌تواند یک صفر و یک را به دو حالت مختلف رمزگذاری کند و همچنین از “برهم نهی” و “درهم آمیختگی” آنها استفاده کند. به عبارت دیگر، کیوبیت ها اجازه می‌دهند تعداد زیادی محاسبات به طور همزمان انجام شود.
چه شرکت‌هایی در حال کار گسترش پردازش کوآنتومی هستند
امروزه، رهبران گسترش کامپیوترهای کوآنتومی غول‌های فناوری IBM و Google در ایالات متحده هستند. اینتل و مایکروسافت به عنوان رقیب جدی در جایگاه بعدی قرار می‌گیرند. آمازون همچنین مشتاق پیوستن به لیگ است. اخیراً، این شرکت تجارت الکترونیکی اعلام کرد که محاسبات کوانتومی را به عنوان سرویسی در سرورهای AWS خود ارائه می‌دهد.
گوگل حتی اخیراً ادعا کرده است که به برتری کوانتومی دست یافته است، یک نقطه عطف در کامپیوترهای کوآنتومی، که در آن یک دستگاه کوانتومی می‌تواند مشکلی را حل کند که رایانه‌های معمولی نمی‌توانند آن را حل کنند.
مقاله کامل ما در باره کامپیوترهای کوآنتومی را در لینک زیر بخوانید
آیا محاسبات کوانتومی خطری برای بلاکچین است؟
پاسخ کوتاه بله است، اما باید تفاوت‌های ظریفی را در نظر گرفت. اول از همه، محاسبات کوانتومی تهدیدی برای بلاکچین به عنوان یک مفهوم فی نفسه نیست بلکه پروژه‌هایی را که از این فناوری استفاده می‌کنند را تهدید می‌کند. رایانه‌های کوانتومی امروزی نمی‌توانند بلاکچین و رمزنگاری زمینه‌ای آنها را بشکنند. با این حال کامپیوترهای بزرگتر در آینده یک تهدید هستند و بلاکچین ها باید آماده رویارویی با آنها شوند.
در حالی که رایانه‌های کوانتومی آینده ممکن است توانایی شکستن رمزنگاری بلاکچین های امروزی را داشته باشند، زمانی که دنیا، بلاک چین های مقاوم در برابر کوانتوم و حتی فناوری دفتر کل توزیع شده ای عرضه می‌کند که گره‌های آن به رایانه‌های کوانتومی متکی هستند، این تهدید می‌تواند به صفر برسد.
چه الگوریتم‌های رمزنگاری و بلاکچین هایی توسط رایانش کوانتومی تهدید می‌شوند؟
رایانه‌های کوانتومی قدرتمند ممکن است به تهدیدی برای تمام بلاکچین‌های وابسته به (ECDSA) از جمله بیتکوین (Bitcoin) و اتریوم (Ethereum) تبدیل شوند. (ECDSA) مخفف (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) به معنای الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی است.
ECDSA به استاندارد طلایی در ایجاد کلیدهای عمومی تحت سیستم رمزنگاری تبدیل شده است. از این کلیدها برای ثبت معاملات در اکثر بلاکچین‌ها استفاده می‌شود. این سیستم به ما امکان می‌دهد یک کلید خصوصی تصادفی 256 بیتی و یک کلید عمومی مشتق شده ایجاد کنیم. کلید عمومی مشتق شده را می‌توان با هر شخص ثالثی به اشتراک گذاشت.
بنابراین به سختی می‌توان کلید خصوصی‌ای را که کلید عمومی منحصر بفرد را تولید کرده است، پیدا کرد. البته رایانه‌های کوانتومی می‌توانند با استفاده از یک الگوریتم رابطه ریاضی بین یک کلید عمومی و یک کلید خصوصی رمزنگاری را باز کنند. بنابراین با حضور کامپیوترهای کوآنتومی کلید خصوصی آشکار می‌شود و به خطر می افتد.
بیت کوین (BTC) اولین مورد کاربردی بلاکچین است و هنوز هم فراگیرترین ارز رمزپایه موجود در جهان است. واقعیت این است که بیتکوین وارد جریان اصلی شده است. این ارز توانسته بسیاری از سرمایه گذاران شرکتی را به خود جلب کرده است. این نکته پادشاه ارزهای دیجیتال را به عنوان اولین نامزد ارزهای دیجیتال در برابر هر گونه تهدید احتمالی از جمله رایانه‌های کوانتومی محافظت می‌کند.
روشن شدن زنگ هشدار محاسبات کوآنتومی
در سال 2017، در حالی که بیت کوین در حال رسیدن به بالاترین سطح خود بود، دیوش آگروال از دانشگاه ملی سنگاپور و همکارانش تهدیدهای ناشی از رایانه‌های کوانتومی را برای بیت کوین بررسی کردند. آنها از اولین کسانی بودند که به این نتیجه رسیدند که خطر قریب الوقوع است.
این محققان گفتند: “طرح امضای منحنی بیضوی که توسط بیت کوین استفاده می‌شود بسیار بیشتر در معرض خطر است و می‌تواند توسط یک کامپیوتر کوانتومی به طور کامل شکسته شود.”
به نظر می‌رسد که فناوری‌های کوانتومی با سرعتی بالاتر از آنچه پیش بینی می‌شد، در حال گسترش هستند. به تازگی، گوگل اعلام کرده است که “برتری کوانتومی” را به دست آورده است، که نشان می‌دهد رایانه‌ای ساخته است که قادر به حل وظایف ریاضی است که قبلاً پردازش آنها کاملاً غیرممکن بود.
هنوز هم، ویتالیک بوترین، خالق اتریوم، آندریاس آنتونوپولوس و دیگر کارشناسان رمزنگاری، از نوآوری Google نمی‌ترسند.
بلاکچین در مقابل تهدیدهای کوانتومی: آخرین پیشرفت‌ها
دو روش اصلی برای مقابله با تهدیدات بالقوه کوانتومی وجود دارد: می‌توان یک لایه مقاوم در برابر کوانتوم به عنوان یک پروتکل بر بستر بلاکچین موجود جهت افزایش امنیت آن ایجاد کرد. می‌توان یک بلاکچین مقاوم در برابر کوانتوم را از ابتدا طراحی و ایحاد کرد.
طراحی یک بلاکچین مقاوم در برابر محاسبات کوآنتومی
پروژه‌هایی وجود دارد که قبلاً رویکرد دوم را اجرا کرده‌اند. بهترین مثال لجر مقاوم در برابر کوانتوم (QRL) است که توسط بنیاد غیرانتفاعی QRL مستقر در سوئیس اداره می‌شود. QRL یک پروتکل بلاکچین را از صفر ایجاد کرده است. QRL برای مقاومت در برابر تهدیدات رایانه‌های کوانتومی طراحی شده است.
شبکه اصلی اثبات بلاکچین QRL در ژوئن سال گذشته فعال شد. این شبکه اولین اجرای صنعتی “eXtended Merkle Signature Scheme” یا به اصطلاح (XMSS) است. این بلاکچین یک طرح امضای مبتنی بر هش است که در مقابل رایانه‌های کوانتومی آسیب پذیر نیست روشی که ECDSA دارد. XMSS چند سال پیش برای اولین بار ارائه شد. با این حال، QRL از نسخه XMSS که سال گذشته توسط گروه ویژه مهندسی اینترنت گسترش داده شد، استفاده کرد.
دولت ها به دنبال پروژه های مقاوم در برابر محاسبات کوآنتومی
در حال حاضر، انستیتوی استاندارد و فناوری ملی ایالات متحده (NIST) پیش نویس تصویب XMSS، طرح امضای مبتنی بر هش را دارد که در QRL استفاده می‌شود.
برخلاف الگوریتم‌های رمزنگاری متداول مانند ECDSA، الگوریتم‌هایی مانند XMSS و یک طرح امضای مبتنی بر هش مشابه به نام (Leighton-Micali” (LMS” به لطف قابلیت‌های آن جهت مقاومت در برابر حملات رایانه‌ای کوانتومی، بسیار پیشرفته‌تر هستند. با این حال، NIST توضیح داد که هر دو XMSS و LMS مستعد سواستفاده هستند. هر دو الگوریتم برای بهبود مشکلاتشان هنوز در حال گسترش و آزمایش هستند.
مسیر تأیید طرح‌های امضای مبتنی بر هش از XMSS و LMS از فراخوان عمومی NIST برای طرح‌های امضای پس از کوانتوم جدا است. این فراخوان در تاریخ خیلی دورتری، احتمالاً 2022 یا بعد به پایان می‌رسد.
به مسابقه بزرگ آغاز شده توسط NIST تاکنون بیش از 80 مورد ارسال شده است. هدف از این مسابقه انتخاب بهترین الگوریتم رمزنگاری پسا کوانتومی است.
جالب اینجاست که آژانس امنیت ملی ایالات متحده نیز آمادگی خود را برای بهره مندی از مقاله NIST اعلام کرده است.
در سال 2015، NSA گفت که قصد دارد سیستم‌های امنیت ملی را به رمزنگاری کلید عمومی پساکوانتوم منتقل کند. در چند سال گذشته، آژانس ایالات متحده با رهبران صنعت همکاری کرده است. آنها می خواهند مطمئن شوند که الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم کافی جهت محافظت از سیستم‌های امنیتی ایالات متحده را دارد.
امروزه، تعداد معدودی پروژه در زمینه بلاکچین های مقاوم در برابر کوانتوم کار می‌کنند. انتظار می‌رود این روند در سال‌های بعدی گسترش یابد.
آیا بیت کوین برای مقاومت در برابر کوانتوم مجبور است زیرساخت‌های خود را به روز کند؟
در حالی که رایانه‌های کوانتومی در حال حاضر تهدیدی برای بیت کوین نیستند، قدیمی‌ترین ارز رمزنگاری شده ممکن است در آینده به یک نسخه جدید نیاز داشته باشد.
بیت کوین از دو طرح امنیتی استفاده می‌کند. اولی عملکرد هش استفاده شده در ایجاد بلاک و دومی الگوریتم ECDSA برای امضاها. مورد دوم در برابر خطرات ناشی از رایانه‌های کوانتومی آسیب پذیرتر است. این الگوریتم ممکن است در آینده به یک لایه محافظتی دیگر احتیاج داشته باشد.
در سال 2017، آندریاس آنتونوپولوس گفت وقتی مشخص شد که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند منحنی بیضوی را بشکنند، باید آماده یک ارتقا بزرگ در بیت کوین باشیم. با این وجود، منطقی است که قبل از بروز اولین علائم تهدیدهای احتمالی، به روزرسانی را در نظر گرفت.
