Може ли квантов компютър да счупи блокчейн за криптовалута?

От няколко години крипто общността е уплашена от факта, че един ден ще има квантови компютри, които ще хакватблокчейн след няколко минути и крипто пазара ще приключи. Google се счита за лидер в надпреварата за създаване на квантови компютри.

24 септември 2019 г. Американско издание"Файненшъл таймс" заяви, че компанията направи пробив в квантовите изчисления, постигайки "квантово превъзходство" - експеримент, който демонстрира превъзходството на квантовия компютър над класическия.

Квантовият компютър на Google беше в състояние да работиизчисляване само за 3 минути и 20 секунди, което би отнело 10 000 години за най-мощния суперкомпютър в света (IBM Summit, стартиран през 2018 г. с капацитет от 200 квадрилиона операции в секунда) и 5,7 милиарда години за сървъра на Google Cloud.

Mining-Cryptocurrency.ru разбра какво рискува крие „квантовото превъзходство“ на Google, колко близо е компанията до създаване на квантов компютър и дали представлява заплаха за блокчейн мрежите.

Състезанието за първия квантов компютър

Квантовият компютър е изчислителна система,използване на квантовата механика (явленията на квантовата суперпозиция и квантовото заплитане) за предаване и обработка на информация. За да съхраняват и обработват информация, обикновените компютри използват двоични единици, наречени битове, които могат да представляват едно от двете възможни състояния: 0 или 1.

Квантовите компютри използват квантови битове(кубити), които могат да бъдат едновременно 0 и 1. Това явление се нарича суперпозиция. Благодарение на това квантовият компютър може да обработва информация хиляди и милиони пъти по-бързо от конвенционалните компютри.

Суперпозиционно състояние, което е необходимо заизвършването на изчисления е трудно постижимо и още по-трудно за поддържане. Физиците правят това, като използват лазерни и микровълнови лъчи, за да приведат кубитите в работно състояние и след това използват различни техники, за да ги предпазят от най-малките температурни колебания, шум и електромагнитни вълни. Основната техническа трудност при декохерентността е, че при контакт с външната среда квантовите системи стават класически и правят грешки.

Все още няма пълноценни суперкомпютри - засегаразработени са само експериментални системи, които работят съгласно зададени алгоритми. Съвременните технологии не позволяват създаването на квантов компютър, който би могъл да реши универсални проблеми.

Определя се квантовата изчислителна мощностколко кубита компютър може да използва наведнъж. Първите експерименти в края на 90-те бяха проведени на скромни 2-кубитни процесори. Оттогава технологията бавно, но постоянно се подобрява, увеличавайки броя на кубитите.

Създадоха специалисти от D-Wave2000-кубитен квантов компютър; Google може да се похвали с 72-кубитен процесор Bristlecone, докато IBM има 50-кубитов модел. Microsoft, Intel и други големи технологични компании и стартъпи също участват в надпреварата за създаване на квантов компютър.

Квантовите компютри биха направиливъзможно химическо и физическо моделиране, симулация на различни процеси, прогнозиране на вероятности, обработка на колосални масиви от астрономически и всякакви други данни.

Колко близо е Google да създаде квантов компютър

Появи се статия с информация за успеха на Googleна уебсайта на НАСА, но беше изтрит след няколко часа - най-вероятно публикацията все още трябва да премине предварителен преглед и това може да отнеме до няколко месеца. Копие от статията обаче остана в кеша. Нито НАСА, нито Google все още са коментирали този въпрос. Още през 2018 г. Google сключи споразумение с НАСА за използване на суперкомпютрите на агенцията за проверка на изчисленията, направени от компанията с помощта на квантови компютри.

Самата компания описа последнитепостижение като „крайъгълен камък по пътя към пълномащабно квантово изчисление“ и каза, че напредъкът към пълноценен квантов компютър сега ще расте с „двойна експоненциална скорост“ – тоест по-бързо от два пъти на всеки две години.

Точни технически подробности за това как работиgoogle компютър №. Известно е само, че вместо 73-кубитния Bristlecone, компанията използва 53-кубитния процесор Sycamore. Компютърът на Google показа резултатите само в конкретен тест с даден алгоритъм. Проблемът, който компютърът реши, беше избран специално, за да демонстрира превъзходството на квантов компютър. Все още не е възможно да се използва за универсални изчисления.

Квантов компютър може да пукне частни ключове

Квантови компютри и компютри за дълго временаречена една от основните заплахи за блокчейна. Предполага се, че те могат да разгадаят всякакви криптографски алгоритми за няколко минути и да напукат частни ключове. В този случай блокчейн ще загуби основните си предимства - надеждност и сигурност - което би означавало смъртта на повечето криптовалути.

Според експерти, поради сложносттаизползваните алгоритми ще са необходими милиони висококачествени qubit устройства, за да представляват заплаха за криптирането. Според анализ на Лондонския център за изследване и развитие на криптовалута, за да хакне блокчейна, квантовият компютър трябва да съдържа поне 1500 кубита (а квантовият компютър на Google има само 53 кубита). Ще отнеме много години, за да се появят такива технологии. Експертите смятат, че квантовите компютри ще могат да разбият блокчейна в рамките на 5 до 10 години.

Най-уязвимата част от блокчейна е алгоритъмътЦифров подпис с елиптична крива (ECDSA), използван за оторизиране на транзакции. Сега изборът на такъв ключ (например 64-цифрена комбинация от цифри и букви с различен регистър) се счита за почти невъзможен. С днешните компютри това би отнело 650 милиона години. Въпреки това, 10 минути, преминаващи между транзакцията и нейната обработка в блокчейна, са достатъчни, за да могат квантовите компютри да използват алгоритъма на Шор, за да изчислят частния ключ с помощта на публичния ключ и да пренасочат трансфера. Но трябва да се притеснявате по-малко за майнинга - той ще бъде по-мощен от квантовите компютри за дълго време.

Променете данните за транзакцията (пренапишетеblockchain) не е възможно дори с помощта на квантови компютри - това изисква потвърждение от други участници в мрежата. Но с квантов компютър, например, използвайки алгоритъма на Гроувър, е възможно да разклоните блокчейна, създавайки повече от половината от новите блокове в мрежата и да направите новата същност основна.

Трябва да разберем, че квантовите компютри нямапублично достъпна технология. Те са доста скъпи – комерсиалните компилации в момента струват 15 милиона долара – и е малко вероятно скоро да станат по-евтини. Купувачи са изследователски и научни центрове. Ако не продадат устройството на никого, ще им бъде трудно да попаднат в ръцете на измамници. Тяхната достъпност за масовите купувачи все още е фантастична перспектива. Така че единствените хора, които ще могат да използват квантови компютри, за да хакнат блокчейна, са големите компании и правителството.

Опасността от квантовите компютри за блокчейнбледнее в сравнение със заплахите, които могат да представляват за други системи за криптиране. В крайна сметка с тяхна помощ теоретично е възможно да се хакнат комуникационни канали, кодове на ядрени ракети, банкови системи и системи за национална сигурност. Човечеството може да е на ръба на квантова надпревара във въоръжаването: Китай е похарчил 10 милиарда долара за изследователски център за квантов компютър, Съединените щати вече са похарчили стотици милиони долари в тази област.

Предупреден - означава въоръжен

Докато атаката на квантов компютър върху блокчейна е чисто теоретичен въпрос. Но дори и след 10 години няма нужда да се притеснявате.

Някои изследователи смятат, че опасенията заТекущият растеж на квантовите изчисления и техните последици за сигурността на блокчейн са преувеличени. По този начин, в често цитираната статия, че квантовите компютри ще могат да хакнат блокчейна до 2027 г., има бележка, че всяко теоретично предимство, което квантовото изчисление има пред блокчейна, се отрича на практика от ограниченията на съществуващия хардуер и продължаващата еволюция на блокчейн сигурността.

С други думи, технология, която можеуспешно компрометиращ blockchain, който в момента работи, той винаги изостава с около десет години - когато узрее, blockchain ще се развие още десет години напред.

Ето няколко начина, по които blockchain може да се подготви за появата на квантовите компютри:

Цифровите подписи могат да бъдат заменени с нещо по-стабилно в кванта (например, удвояване на размера на ключовете);
Блокчейнът може да премине към по-здрав алгоритъм за криптиране (например към SHA-512 вместо SHA-256, използван в bitcoin);
Използване на постквантова криптография, която е устойчива на квантово изчисление (например използването на еднократни цифрови подписи на Lamport, Winternitz или Merkle);
Разработване на квантов блокчейн с квантово разпределение на ключове.

Най-вероятно квантово устойчива криптографияще се появи пред квантовите компютри, способни да го хакнат. Вече някои проекти работят върху технологии, които подготвят блокчейна за квантово изчисление. Например през август 2019 г. квантово устойчивата крипто монета Praxxis навлезе на пазара.

Няколко също вече са стартирани„квантово устойчиви“ блокчейни: QAN, QRL, IOTA, ArQit, HyperCash и Starkware. Те работят с различни алгоритми, базирани на постквантова криптография. Основните от тях са криптографии, базирани на хеш функции, кодове за коригиране на грешки и решетки. Разбира се, нито един от тези методи все още не е тестван срещу атака от истински квантов компютър. Следователно тяхната квантова стабилност все още е само теоретична.

Квантовите компютри ще се възползват от блокчейн

Страхуват се квантовите компютри да са на пътхакнете blockchain, не си заслужава. Поради сложността на криптирането, броя на ключовете и еволюцията на блокчейн технологията, криптовалутите са спечелили малко време. Достатъчно е да разработите и тествате решения.

Заплахата от квантовите компютри е вероятнаНяма да е толкова сериозно, колкото се смяташе. Напротив, тя може да стане двигател за развитието на блокчейна и да се възползва от технологиите. Съвременните блокчейн наистина ще умрат, но на тяхно място ще заемат нови - много по-напреднали.

Ще минат години, преди да можете да използватеКвантовият компютър на Google е нещо практично, защото засега това е просто лабораторен експеримент без реално приложение. Не е ясно колко време ще отнеме квантовите компютри, за да станат търговски полезни. А хакерското криптиране е още по-далечна перспектива.

Реална заплаха няма в краткосрочен планхакерска криптография на блокчейн от квантови компютри. Докато квантовият компютър стане достатъчно мощен, за да застраши целостта на днешните блокчейн, системите за сигурност ще преминат към квантово устойчиви алгоритми. Blockchain е поне десетилетие по-напред от квантовите компютри. Блокчейните ще се развиват, така че е малко вероятно технологията за квантови изчисления да застраши коренно тяхното съществуване.