Kann ein Quantencomputer eine Kryptowährungs-Blockchain knacken?

Seit einigen Jahren fürchtet sich die Krypto-Community vor der Tatsache, dass es eines Tages Quantencomputer geben wird, die hacken könnenBlockchain in ein paar Minuten, und der Kryptomarkt wird zu einem Ende kommen. Google gilt als führend im Wettbewerb um die Schaffung von Quantencomputern.

24. September 2019 Amerikanische AusgabeDie Financial Times gab bekannt, dass das Unternehmen einen Durchbruch im Bereich Quantencomputer erzielt und dabei die "Quantenüberlegenheit" erreicht hat - ein Experiment, das die Überlegenheit eines Quantencomputers gegenüber einem klassischen demonstriert.

Googles Quantencomputer konnte Leistung bringenIn nur 3 Minuten und 20 Sekunden rechnen, was für den leistungsstärksten Supercomputer der Welt (IBM Summit, gestartet 2018 mit einer Kapazität von 200 Billionen Vorgängen pro Sekunde) 10 000 Jahre und für den Google Cloud-Server 5,7 Milliarden Jahre dauern würde.

Mining-Cryptocurrency.ru hat herausgefunden, welches Risiko die "Quantenüberlegenheit" von Google birgt, wie nah das Unternehmen an der Schaffung eines Quantencomputers ist und ob sie eine Bedrohung für Blockchain-Netzwerke darstellt.

Das Rennen um den ersten Quantencomputer

Ein Quantencomputer ist ein Computersystem,Verwenden der Quantenmechanik (Phänomene der Quantenüberlagerung und Quantenverschränkung) zum Übertragen und Verarbeiten von Informationen. Zum Speichern und Verarbeiten von Informationen verwenden normale Computer Binäreinheiten, die als Bits bezeichnet werden und einen von zwei möglichen Zuständen darstellen können: 0 oder 1.

Quantencomputer verwenden Quantenbits(Qubits), die gleichzeitig 0 und 1 sein können. Dieses Phänomen nennt man Überlagerung. Dank dessen kann ein Quantencomputer Informationen tausende und millionenfach schneller verarbeiten als herkömmliche Computer.

Überlagerungszustand, der notwendig ist fürDie Durchführung von Berechnungen ist schwierig durchzuführen und noch schwieriger aufrechtzuerhalten. Physiker tun dies, indem sie die Qubits mithilfe von Laser- und Mikrowellenstrahlen in einen funktionsfähigen Zustand versetzen und sie anschließend mit verschiedenen Techniken vor kleinsten Temperaturschwankungen, Lärm und elektromagnetischen Wellen schützen. Die größte technische Schwierigkeit bei der Dekohärenz besteht darin, dass Quantensysteme bei Kontakt mit der äußeren Umgebung klassisch werden und Fehler machen.

Derzeit gibt es noch keine vollwertigen SupercomputerEs wurden nur experimentelle Systeme entwickelt, die nach vorgegebenen Algorithmen arbeiten. Moderne Technologien erlauben nicht die Schaffung eines Quantencomputers, der universelle Probleme lösen könnte.

Die Quantenrechenleistung wird bestimmtWie viele Qubits kann ein Computer gleichzeitig verwenden? Die ersten Experimente wurden Ende der 90er Jahre mit bescheidenen 2-Qubit-Prozessoren durchgeführt. Seitdem hat sich die Technologie langsam aber stetig verbessert und die Anzahl der Qubits erhöht.

Spezialisten von D-Wave erstellt2000-Qubit-Quantencomputer; Google verfügt über einen 72-Qubit-Bristlecone-Prozessor, während IBM über ein 50-Qubit-Modell verfügt. Microsoft, Intel und andere große Technologieunternehmen und Start-ups beteiligen sich ebenfalls am Wettbewerb um einen Quantencomputer.

Quantencomputer würden machenmögliche chemische und physikalische Modellierung, Simulation verschiedener Prozesse, Vorhersage von Wahrscheinlichkeiten, Verarbeitung kolossaler Anordnungen astronomischer und anderer Daten.

Wie nah ist Google an der Schaffung eines Quantencomputers

Es erschien ein Artikel mit Informationen zum Erfolg von Googleauf der NASA-Website, wurde jedoch nach einigen Stunden gelöscht – höchstwahrscheinlich muss die Veröffentlichung noch einer Vorprüfung unterzogen werden, die bis zu mehreren Monaten dauern kann. Eine Kopie des Artikels verblieb jedoch im Cache. Weder die NASA noch Google haben sich zu dieser Angelegenheit bisher geäußert. Bereits 2018 schloss Google eine Vereinbarung mit der NASA, um die Supercomputer der Agentur zu nutzen, um die Berechnungen zu überprüfen, die das Unternehmen mithilfe von Quantencomputern durchgeführt hat.

Das Unternehmen selbst beschrieb die jüngsteals „Meilenstein auf dem Weg zum vollwertigen Quantencomputing“ und sagte, dass der Fortschritt in Richtung eines vollwertigen Quantencomputers nun mit „doppelter exponentieller Geschwindigkeit“ wachsen werde – also schneller als zweimal alle zwei Jahre.

Genaue technische Details zur FunktionsweiseGoogle Computer Nr. Es ist nur bekannt, dass das Unternehmen anstelle des 73-Qubit-Bristlecone den 53-Qubit-Sycamore-Prozessor verwendete. Der Google-Computer zeigte die Ergebnisse nur in einem bestimmten Test mit einem bestimmten Algorithmus. Das vom Computer gelöste Problem wurde speziell ausgewählt, um die Überlegenheit eines Quantencomputers zu demonstrieren. Es ist immer noch nicht möglich, es für Universal Computing zu verwenden.

Ein Quantencomputer kann private Schlüssel knacken

Quantencomputer und Computing für eine lange Zeitnannte eine der Hauptbedrohungen für die Blockchain. Es wird davon ausgegangen, dass sie in wenigen Minuten alle kryptografischen Algorithmen entschlüsseln und private Schlüssel knacken können. In diesem Fall verliert die Blockchain ihre Hauptvorteile - Zuverlässigkeit und Sicherheit -, was den Tod der meisten Kryptowährungen bedeuten würde.

Laut Experten liegt es an der KomplexitätAufgrund der verwendeten Algorithmen wären Millionen hochwertiger Qubit-Geräte erforderlich, um eine Bedrohung für die Verschlüsselung darzustellen. Laut einer Analyse des London Centre for Cryptocurrency Research and Development muss ein Quantencomputer zum Hacken der Blockchain mindestens 1.500 Qubits enthalten (und der Quantencomputer von Google hat nur 53 Qubits). Es wird viele Jahre dauern, bis solche Technologien entstehen. Experten schätzen, dass Quantencomputer die Blockchain innerhalb von 5 bis 10 Jahren knacken können.

Der anfälligste Teil der Blockchain ist der AlgorithmusElliptic Curve Digital Signature (ECDSA), wird zur Autorisierung von Transaktionen verwendet. Heutzutage gilt die Wahl eines solchen Schlüssels (z. B. einer 64-stelligen Kombination aus Zahlen und Buchstaben unterschiedlicher Groß-/Kleinschreibung) als nahezu unmöglich. Mit heutigen Computern würde dies 650 Millionen Jahre dauern. Allerdings reichen 10 Minuten zwischen der Transaktion und ihrer Verarbeitung in der Blockchain aus, damit Quantencomputer mithilfe des Shor-Algorithmus den privaten Schlüssel anhand des öffentlichen Schlüssels berechnen und die Übertragung umleiten können. Aber um das Mining sollte man sich weniger Sorgen machen – es wird noch lange leistungsfähiger sein als Quantencomputer.

Transaktionsdaten ändern (umschreiben).Blockchain) ist selbst mit Hilfe von Quantencomputern nicht möglich – hierfür bedarf es der Bestätigung anderer Teilnehmer des Netzwerks. Aber mit einem Quantencomputer, der beispielsweise den Grover-Algorithmus verwendet, ist es möglich, die Blockchain zu forken, wodurch mehr als die Hälfte der neuen Blöcke im Netzwerk erstellt und die neue Essenz zum Hauptblock gemacht wird.

Wir müssen verstehen, dass Quantencomputer dies nicht tun werdenöffentlich verfügbare Technologie. Sie sind ziemlich teuer – kommerzielle Bauten kosten derzeit 15 Millionen US-Dollar – und es ist unwahrscheinlich, dass sie in absehbarer Zeit billiger werden. Abnehmer sind Forschungs- und Wissenschaftszentren. Wenn sie das Gerät an niemanden verkaufen, ist es für sie schwierig, in die Hände von Betrügern zu geraten. Ihre Verfügbarkeit für den Massenkäufer ist immer noch eine fantastische Aussicht. Die einzigen Menschen, die Quantencomputer zum Hacken der Blockchain nutzen können, sind also große Unternehmen und die Regierung.

Die Gefahr von Quantencomputern für die Blockchainverblasst im Vergleich zu den Bedrohungen, die sie für andere Verschlüsselungssysteme darstellen können. Denn mit ihrer Hilfe ist es theoretisch möglich, Kommunikationskanäle, Nuklearraketencodes, Bankensysteme und nationale Sicherheitssysteme zu hacken. Die Menschheit könnte am Rande eines Quantenwettrüstens stehen: China hat 10 Milliarden Dollar für ein Quantencomputer-Forschungszentrum ausgegeben, die Vereinigten Staaten haben in diesem Bereich bereits Hunderte Millionen Dollar ausgegeben.

Vorgewarnt - bedeutet bewaffnet

Während der Angriff eines Quantencomputers auf die Blockchain eine rein theoretische Frage ist. Aber auch nach 10 Jahren brauchen Sie sich keine Sorgen zu machen.

Einige Forscher glauben, dass Bedenken bestehenDas anhaltende Wachstum des Quantencomputings und seine Auswirkungen auf die Blockchain-Sicherheit wurden übertrieben. So wird in dem oft zitierten Artikel, dass Quantencomputer bis 2027 in der Lage sein werden, die Blockchain zu durchbrechen, darauf hingewiesen, dass jeder theoretische Vorteil, den Quantencomputing gegenüber der Blockchain hatte, in der Praxis durch die Einschränkungen der vorhandenen Hardware und die laufende Weiterentwicklung zunichte gemacht wird der Blockchain-Sicherheit.

Mit anderen Worten, Technologie, die es kannDie derzeitige Blockchain wird erfolgreich kompromittiert. Sie bleibt immer etwa zehn Jahre hinter ihr zurück. Wenn sie reift, wird sich die Blockchain weitere zehn Jahre weiterentwickeln.

Hier sind einige Möglichkeiten, wie sich die Blockchain auf das Aufkommen von Quantencomputern vorbereiten kann:

• Digitale Signaturen können durch etwas Quantensichereres ersetzt werden (z. B. doppelte Schlüsselgröße).
• Die Blockchain kann zu einem robusteren Verschlüsselungsalgorithmus wechseln (z. B. zu SHA-512 anstelle des in Bitcoin verwendeten SHA-256).
• Verwendung von Post-Quanten-Kryptographie, die gegenüber Quantencomputern resistent ist (z. B. die Verwendung von einmaligen digitalen Signaturen von Lamport, Winternitz oder Merkle Tree);
• Entwicklung einer Quantenblockchain mit Quantenschlüsselverteilung.

Höchstwahrscheinlich quantenresistente Kryptographiewird vor Quantencomputern erscheinen, die in der Lage sind, es zu hacken. Einige Projekte arbeiten bereits an Technologien, die die Blockchain für Quantencomputing vorbereiten. Beispielsweise kam im August 2019 die quantenresistente Kryptomünze Praxxis auf den Markt.

Mehrere wurden auch bereits gestartet„Quantenresistente“ Blockchains: QAN, QRL, IOTA, ArQit, HyperCash und Starkware. Sie arbeiten mit unterschiedlichen Algorithmen, die auf der Post-Quanten-Kryptographie basieren. Die wichtigsten davon sind Kryptographien, die auf Hash-Funktionen, Fehlerkorrekturcodes und Gittern basieren. Natürlich wurde noch keine dieser Methoden gegen einen Angriff eines echten Quantencomputers getestet. Daher ist ihre Quantenstabilität immer noch nur theoretisch.

Quantencomputer profitieren von Blockchain

Angst vor Quantencomputern steht vor der TürHacken Sie die Blockchain, es lohnt sich nicht. Aufgrund der Komplexität der Verschlüsselung, der Anzahl der Schlüssel und der Entwicklung der Blockchain-Technologie haben Kryptowährungen nur wenig Zeit gewonnen. Es reicht aus, Lösungen zu entwickeln und zu testen.

Die Bedrohung durch Quantencomputer ist wahrscheinlichEs wird nicht so ernst sein, wie angenommen wurde. Im Gegenteil, es kann ein Treiber für die Entwicklung der Blockchain werden und von der Technologie profitieren. Moderne Blockchains werden wirklich sterben, aber neue werden ihren Platz einnehmen - viel weiter fortgeschritten.

Es wird Jahre dauern, bis Sie es verwenden könnenDer Quantencomputer von Google ist etwas Praktisches, da es sich bislang nur um ein Laborexperiment ohne echte Anwendung handelt. Es ist nicht klar, wie lange es dauern wird, bis Quantencomputer kommerziell nützlich sind. Und das Hacken von Verschlüsselung ist eine noch weiter entfernte Perspektive.

Kurzfristig gibt es keine wirkliche BedrohungBlockchain-Kryptographie durch Quantencomputer hacken. Sobald ein Quantencomputer leistungsfähig genug ist, um die Integrität der heutigen Blockchains zu gefährden, werden Sicherheitssysteme mit quantensicheren Algorithmen fortfahren. Blockchain ist Quantencomputern mindestens ein Jahrzehnt voraus. Blockchains werden sich weiterentwickeln, so dass es unwahrscheinlich ist, dass die Quantencomputertechnologie ihre Existenz grundlegend bedroht.

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