محاسبات کوانتومی چیست و چه تاثیری بر صنعت رمزنگاری خواهد گذاشت؟

محاسبات کوانتومی جهش بزرگ بعدی در زمینه ی محاسبات است که می تواند یکی از دلایل اصلی ازبین رفتن رمزنگاری باشد. ما این فناوری جدید را با جزئیات بیشتری توضیح خواهیم داد. محاسبات کوانتومی و فیزیک کوانتومی مانند داستان های علمی تخیلی هستند: همه چیز از امواج و ذرات ساخته شده است، ماده می تواند در زمان و مکانی خاص حضور داشته باشد و در عین حال ذرات می توانند به طرف دیگر کهکشان فرستاده شوند اما هنوز به هم و ماده متصل باشند.

محاسبات کوانتومی چیست و چه تاثیری بر صنعت رمزنگاری خواهد گذاشت؟

احتمالا دود از کله ی ما بلند خواهد شد؟ بله. آیا هنوز هم داستان های علمی تخیلی هستند؟ دیگر نه. در این مقاله به بررسی اینکه رایانه های کوانتومی چیست و چه نوع تهدیدی برای صنعت رمزنگاری هستند، می پردازیم.

مسئله

دانشمندان و محققان در حال مهار قدرت فیزیک کوانتومی برای ساخت رایانه های قدرتمند با قابلیت شکستن الگوریتم های رمزگذاری جهان هستند. محاسبات کوانتومی فراتر از بلاکچین ها، امنیت سیستم مالی جهانی، سازمان های اطلاعاتی مخفی و همچنین تمام داده های تلفن شما را تهدید می کنند.

محاسبات کوانتومی چیست
محاسبات کوانتومی چیست

فیزیک کوانتومی و محاسبات کوانتومی چیست؟

فیزیک کوانتومی که به عنوان مکانیک کوانتومی هم شناخته می شود، نوعی فیزیک است و در مورد چیزهایی آنقدر کوچک اعمال می شود که تابع قوانین آن باشند. در فیزیک کلاسیک، تقریباً همه چیز به روشی قابل پیش بینی رفتار می کند و محاسبات و اندازه گیری ها می توانند دقیق باشند. هنگامی که شما شروع به مطالعه اشیاء در اندازه فیزیک کوانتومی(زیراتمی) کنید، موارد بسیاری غیرقابل پیش بینی می شوند.

نمی توان تضمین کرد که اندازه گیریها و محاسبات کوانتومی در فیزیک کوانتومی دقیق باشند و تنها با استفاده از احتمالات می توان پاسخ ها را حدس زد. در سطح کوانتومی، ذرات می توانند مانند امواج رفتار کنند و حتی بسته به اینکه کجا مشاهده شوند، ناگهان تغییر حالت دهند. در قلمرو کوانتومی، همه چیز نامشخص می شود.

کامپیوتر کوانتومی چیست؟

با استفاده از قوانین مکانیک کوانتومی، کامپیوترهای کوانتومی می توانند از هر لحاظ پیشرفته تر از پیشرفته ترین کامپیوترهای مدرن ما باشند. مهمترین چیزی که باید در مورد کامپیوترهای کوانتومی درک کنید، بیت کوانتومی یا کوبیت “”Qubits است.

یک کامپیوتر کلاسیک از بیت ها استفاده می کند که توسط “0” و “1” نمایش داده می شوند. بیت های عادی دوتایی هستند و در هر زمان یکی از دو حالت بار یا خاموش را نشان می دهند. کوبیت می تواند یک “0” ، “1” باشد که بین آنها جابجا می شود، یا همزمان هر دو باشد. از آنجا که واحدهای اصلی رایانه های کوانتومی این کوبیت های جادویی هستند، کامپیوترهای کوانتومی می توانند توابع یا محاسبات را با سرعتی انجام دهند که رایانه های عادی حتی نمی توانند به آنها نزدیک شوند. دلیل اینکه ممکن است روزی بتوانند رمزنگاری های کریپتو را بشکنند.

با یک مثال توضیح می دهیم: اگر یک رایانه عادی چهار بیت داشته باشد، آنها می توانند در هر زمان یکی از 16 ترکیب، یعنی 1000 ، 1100 ، 1110 باشند ، اما شما فقط می توانید هنگام انجام محاسبه، آن را انتخاب کنید. با این حال چهار کوبیت می توانند به طور هم زمان در همه ی آن 16 موقعیت قرار بگیرند و تعداد آنها به صورت نمایی بیشتر می شود و تعداد مکعب های اضافه شده بیشتر می شود. فقط 20 کوبیت می توانند بیش از یک میلیون مقدار را به صورت موازی ذخیره کنند، که به یک کامپیوتر کوانتومی امکان می دهد با انجام محاسبات به صورت موازی همزمان و نه تنها یک محاسبه در هر زمان، از این مشکل عبور کند.


✅ بیشتر بخوانید 🔻🔻🔻🔻🔻🔻


 

چه کسی آن را اختراع کرده است؟

در سال 1900 ایده ی مکانیک کوانتومی توسط ماکس پلانک که پدر نظریه ی کوانتومی محسوب می شود، مطرح شد. کامپیوترهای کوانتومی بعداً در دهه های 1980 و 1970 به وجود آمدند زمانی که پل بنیوف ثابت کرد امکان ساخت رایانه ای وجود دارد که طبق قوانین فیزیک کوانتومی کار کند.

چه چیز خاصی در مورد محاسبات کوانتومی وجود دارد؟

از آنجا که یک کوبیت می تواند بین حالتها تغییر کند، خواه “1” یا “0” باشد و یا همزمان در چندین حالت باشد، کوبیت ها می توانند چندین محاسبه را بطور موازی و همزمان انجام دهند. کوبیت ها به کامپیوترهای کوانتومی اجازه می دهند تا محاسبات پیچیده را به سرعت پردازش کنند، در حالی که یک کامپیوتر عادی بیش از نیم میلیارد سال طول می کشد تا رمزگذاری بیت کوین را بشکند، یک کامپیوتر کوانتومی می تواند آن را در کمتر از 10 دقیقه بشکند.

آیا می دانید؟

“مکانیسم دقیقی که محاسبات کوانتومی فیزیک کوانتومی برپایه ی آن کار می کند، از نظر تئوری بسیار پیچیده و بطور شهودی نگران کننده است. به طور کلی، این امر از منظر تفسیر چند جهانی فیزیک کوانتومی توضیح داده می شود که در آن کامپیوتر نه تنها در جهان ما بلکه در سایر جهان های موازی به طور همزمان محاسباتی را انجام می دهد. ” – اندرو زیمرمن جونز (نویسنده “تئوری رشته برای آدمک ها”)

چگونه کامپیوترهای کوانتومی ساخته می شوند؟

کامپیوترهای سنتی اساساً از میلیون ها سوئیچ ریز تشکیل شده اند که جریان الکترون ها را کنترل می کنند. اما همانطور که ما آن دروازه ها را به سطح زیر اتمی کاهش داده ایم، توانایی کنترل اینکه برق از طریق یک دروازه جریان داشته باشد یا خیر، کمی عجیب به نظر می رسد. با استفاده از ایده ای به نام تونل کوانتومی، وقتی به سطح زیر اتمی می رسیم، الکترون ها می توانند به راحتی از روی دروازه حرکت کنند و توانایی دستگاه برای مدیریت آن جریان بی فایده خواهد شد. در نتیجه، کامپیوترهای کوانتومی بسیار متفاوت ساخته می شوند.

آنها در دنیای عجیب و شگفت انگیز ذرات زیر اتمی کار می کنند، جایی که کوبیت ها کارهای عجیب و غریبی می کنند مانند قرار گرفتن در هر یک از 16 حالت بطور همزمان – تا زمانی که مشاهده نشوند که در یک حالت قرار گرفته اند. در نتیجه یک دروازه کوانتومی، برخلاف “دروازه منطقی” که در محاسبات سنتی مورد استفاده قرار می گیرد، طی فرایندی مقدار کوبیت را تنظیم می کند و از دروازه های کوانتومی برای “گرفتار کردن” آنها استفاده می کند، احتمالات را دستکاری می کند و سپس نتیجه را اندازه گیری می کند. سردرگم کننده است؟ بله، یک سرگیجه ی واقعی است.

اما آنچه شما باید درک کنید این است که به عنوان مثال گوگل، برای کنترل این فرآیند از یک فلز ابررسانا ویژه که در دمایی هشت برابر سردتر از فضا عمل میکند، بهره می برد که از نظر تکنولوژی به شدت با یک کامپیوتر رومیزی فاصله دارد. در نتیجه، بعید است کامپیوترهای کوانتومی به زودی آزمایشگاه را ترک کنند.

آیا باید نگران باشیم؟

به گفته افراد باهوشی مانند بنیانگذار اتریوم، ویتالیک بوترین و مبلغ مشهور کریپتو، آنتونیوپولوس هنوز نیازی به وحشت در مورد کامپیوترهای کوانتومی نیست. طبق گفته های آنتونیوپولوس، کامپیوترهای کوانتومی در حال حاضر آنقدر قدرتمند نیستند تا چیزی مانند بیت کوین را بشکنند.

از نظر تئوری، محاسبات کوانتومی می توانند رمزگذاری موجود برای تضمین دارایی های رمزنگاری مانند بیت کوین و اتریوم را از بین ببرد، اما بوترین ادعا می کند که رایانه های کوانتومی مانند رایانه ای که توسط گوگل معرفی شده است بیشتر اثبات مفاهیم نظری است تا استفاده ی آن در فن آوری های کارآمد. به نظر می رسد رمزنگاری فعلی که در بلاکچین های اصلی استفاده می شود به اندازه کافی قوی است که در برابر محاسبات کوانتومی نیز مقاومت کند، به این معنی که همه ی صنعت رمزنگاری آسیب پذیر نخواهند بود.

و باید خاطرنشان کرد که کامپیوترهای کوانتومی تنها برای شکستن رمزنگاری های موجود قابل استفاده نیستند بلکه می توانند به ساخت رمزگذاری قوی تر نیز کمک کنند. بهینه سازیهایی برای مقاومت در برابر رایانه های کوانتومی در حال انجام هستند.

آینده

حتی اگر فعلاً ایمن باشیم، دنیای رمزنگاری هیچ چیز را به شانس واگذار نمی کند. بلاکچین های مقاوم در برابر کوانتوم مانند Praxxis و QAN در حال آماده سازی برای آخرالزمان محاسبات کوانتومی بالقوه هستند. ما می توانیم اطمینان داشته باشیم – حتی اگر رایانه های کوانتومی جهان را بدست گیرند – رمزنگاری ما به دور از خطر خواهد بود.

5/5 (2 نظر)

درباره ی علیرضا شفیعی

پژوهشگر و علاقمند در حوزه بلاک چین و ارزهای دیجیتال

مطلب پیشنهادی

کوین میکسینگ و کوین جوین چیست و چگونه به مخفی کردن معاملات کمک می‌کند؟

کوین میکسینگ و کوین جوین چیست و چگونه به مخفی کردن معاملات کمک می‌کند؟

کوین میکسینگ و کوین جوین راه حل هایی برای از بین بردن رد معاملات در …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *