Kvantová výpočtová technika na spustenie ekonomických modelov pri adopcii kryptomien

Podľa mnohých účtov sa kvantové počítanie (QC), ktoré používa atómový „spin“ namiesto elektrického náboja na vyjadrenie svojich binárnych jednotiek 1 a 0, vyvíja exponenciálnym tempom. Ak sa QC niekedy zrealizuje vo veľkom meradle, mohlo by to byť prínosom pre ľudskú spoločnosť, okrem iného by to pomohlo zlepšiť výnosy plodín, navrhnúť lepšie lieky a navrhnúť bezpečnejšie lietadlá. 

Profitovať by mohol aj krypto sektor. Len minulý týždeň napríklad projekt zadaný Bank of Canada simuloval prijatie kryptomien medzi kanadskými finančnými organizáciami. pomocou kvantových výpočtov. 

„Chceli sme otestovať silu kvantových výpočtov na výskumnom prípade, ktorý je ťažké vyriešiť pomocou klasických výpočtových techník,“ povedala Maryam Haghighi, riaditeľka dátovej vedy v Bank of Canada, v tlačovej správe. 

Iní sa však obávajú, že kvantová výpočtová technika by vzhľadom na svoju mimoriadnu silu „hrubej sily“ mohla prelomiť aj kryptografickú štruktúru blockchainu, ktorá slúžila Bitcoinu (BTC) tak dobre od svojho vzniku. Niektorí skutočne tvrdia, že je len otázkou času, kedy budú kvantové počítače schopné identifikovať obrovské prvočísla, ktoré sú kľúčovými zložkami súkromného kľúča BTC – za predpokladu, že nebudú vyvinuté žiadne protiopatrenia. 

V tomto zmysle nedávno publikovaný článok vypočítaná koľko kvantovej energie by bolo potrebné na duplikovanie súkromného kľúča BTC, tj „počet fyzických qubitov potrebných na prelomenie 256-bitového šifrovania kľúčov eliptickej krivky v sieti bitcoinov“, ako vysvetlili autori článku, ktorí sú spojený s University of Sussex. 

Určite to nebude ľahká úloha. Algoritmus bitcoinu, ktorý konvertuje verejné kľúče na súkromné ​​kľúče, je „jedným spôsobom“, čo znamená, že je ľahké vygenerovať verejný kľúč zo súkromného kľúča, ale je prakticky nemožné odvodiť súkromný kľúč z verejného kľúča pomocou súčasných počítačov. 

Okrem toho by sa to všetko muselo uskutočniť za približne 10 minút, čo je priemerný čas, za ktorý je verejný kľúč odhalený alebo zraniteľný v sieti bitcoinov. Tiež predpokladá, že verejný kľúč je identický s BTC adresou, ako to bolo väčšinou v prvých dňoch bitcoinu, kým sa stalo bežnou praxou používať algoritmus KECCAK na „hashovanie“ verejných kľúčov na generovanie BTC adries. Odhaduje sa, že približne jedna štvrtina existujúcich bitcoinov používa nehašované verejné kľúče.

Vzhľadom na tieto obmedzenia autori odhadujú, že na prienik jedného bitcoinového súkromného kľúča do 1.9 minút by bolo potrebných 10 miliardy qubitov. Qubity alebo kvantové bity sú analógom „bitov“ v klasickej výpočtovej technike. Na porovnanie, väčšina počítačov proto-QC dnes dokáže získať 50 – 100 qubitov, hoci najmodernejší kvantový procesor Eagle od IBM dokáže spravovať 127 qubitov. 

Inými slovami, to je 127 qubitov oproti 1.9 miliardám potrebným na prelomenie bezpečnosti bitcoinu pomocou rozsiahleho kvantového počítača zachyteného iónmi, ako sa navrhuje v článku AVS Quantum Science.

Mark Webber, kvantový architekt v Universal Quantum, spin-out firme University of Sussex, a hlavný autor článku, povedal„Naša odhadovaná požiadavka […] naznačuje, že Bitcoin by sa mal zatiaľ považovať za bezpečný pred kvantovým útokom, ale kvantové výpočtové technológie sa rýchlo škálujú s pravidelnými objavmi, ktoré ovplyvňujú takéto odhady a robia z nich veľmi možný scenár v priebehu nasledujúcich 10 rokov.“ 

Je hrozba reálna?

Mohla by byť bezpečnosť Bitcoinu skutočne prelomená? „Myslím si, že kvantové počítače by mohli prelomiť kryptomenu,“ povedal pre Cointelegraph Takaya Miyano, profesor strojného inžinierstva na japonskej univerzite Ritsumeikan, „Aj keď nie o pár rokov, ale o 10 – 20 rokov.“

Miyano nedávno viedol tím, ktorý vyvinul prúdovú šifru založenú na chaose navrhnutú tak, aby odolala útokom z rozsiahlych kvantových počítačov.

David Chaum, ktorý minulý rok písal pre Cointelegraph, tiež bil na poplach — nielen pre kryptomeny ale aj pre širšiu spoločnosť:

„Možno najstrašnejšie pre spoločnosť tak závislú na internete, kvantová výpočtová technika ohrozuje všetky naše digitálne infraštruktúry. Náš súčasný internet je postavený na kryptografii⁠ – používaní kódov a kľúčov na zabezpečenie súkromnej komunikácie a ukladanie údajov.“

Medzitým pre kryptomeny ako Bitcoin a Ether (ETH), „pre koho je tento koncept základný, jeden dostatočne výkonný kvantový počítač by mohol znamenať krádež hodnoty v hodnote miliárd dolárov alebo zničenie celého blockchainu,“ pokračoval Chaum.

Existuje viac ako 4 milióny BTC, „ktoré sú potenciálne zraniteľné voči kvantovému útoku,“ konzultačná spoločnosť Deloitte odhady, číslo, ktoré zahŕňa vlastníkov, ktorí používajú nehašované verejné kľúče alebo ktorí opätovne používajú BTC adresy, ďalšia nerozumná praktika. Pri súčasných trhových cenách to predstavuje riziko okolo 171 miliárd dolárov. 

Nedávna: Spôsobujú asymetrické informácie divoké cenové výkyvy kryptomien?

„Osobne si myslím, že momentálne nie sme schopní urobiť dobrý odhad“ času, ktorý bude trvať, kým kvantové počítače prelomia šifrovanie BTC, Itan Barmes, vedúci kvantovej bezpečnosti v Deloitte Holandsko a projektant na Svetovom ekonomickom fóre, povedal Cointelegraph. Ale mnohí odborníci dnes odhadujú 10-15 rokov, povedal. Mnohé z týchto odhadov sú tiež na prelomenie šifrovania bez časového obmedzenia. Urobiť to všetko do 10 minút bude ťažšie.

Iné kryptomeny, nielen bitcoin, môžu byť tiež zraniteľné, vrátane tých, ktoré majú overovací mechanizmus proof-of-stake (PoS); Bitcoin používa protokol proof-of-work (PoW). „Ak blockchainový protokol odhalí verejné kľúče na dostatočne dlhý čas, automaticky sa stane zraniteľným pod kvantovými útokmi,“ povedal pre Cointelegraph Marek Narozniak, fyzik a člen kvantovej výskumnej skupiny Tima Byrnesa na New York University. "Mohlo by to umožniť útočníkovi falšovať transakcie alebo zosobňovať identitu výrobcov blokov pre systémy PoS." 

Čas na prípravu

Zdá sa, že kryptopriemysel môže mať asi desať rokov na to, aby sa pripravil na potenciálny nápor kontroly kvality, a to je kľúčové. Narozniak poznamenal:

"Je viac než dosť času na vývoj kvantovo bezpečných kryptografických štandardov a vypracovanie adekvátnych vidlíc pre aktuálne používané blockchainové protokoly."

Na otázku, či si je istý, že postkvantová kryptografia bude vyvinutá včas, aby zmarila hackerov pred prelomením 10-minútovej bariéry, Barmes z Deloitte odkázal na novší článok, spoluautorom o kvantových rizikách pre blockchain Ethereum, ktorý popisuje dva typy útokov: útok na úložisko a útok na tranzit. Prvý "je menej komplikovaný na vykonanie, ale na obranu proti nemu nemusíte nevyhnutne nahradiť kryptografický algoritmus." Na druhej strane povedal Cointelegraphu:

„Útok tranzitu je oveľa ťažšie vykonať a je tiež oveľa ťažšie sa pred ním chrániť. Existuje niekoľko kandidátskych algoritmov, o ktorých sa predpokladá, že sú odolné voči kvantovým útokom. Všetky však majú výkonnostné nevýhody, ktoré môžu byť škodlivé pre použiteľnosť a škálovateľnosť na blockchain.“

Preteky v zbrojení?

Zdá sa teda, že to, čo sa v tejto oblasti odohráva, sú akési preteky v zbrojení – keďže počítače budú čoraz výkonnejšie, bude potrebné vyvinúť obranné algoritmy, aby čelili hrozbe. 

"Tento celkový vzorec nie je pre nás skutočne ničím novým," povedal Narozniak. "Vidíme to aj v iných odvetviach." Zavádzajú sa inovácie a iní sa ich snažia ukradnúť, a tak sa vyvíjajú mechanizmy ochrany proti pirátstvu, ktoré vyvolávajú ešte šikovnejšie zariadenia na krádeže. 

„To, čo robí tento prípad kvantovo bezpečnej kryptografie trochu odlišným, je to, že kvantové algoritmy zavádzajú drastickejšiu zmenu. Tie zariadenia sú predsa založené na inej fyzike a pre určité problémy ponúkajú inú výpočtovú náročnosť,“ dodal Narozniak.

QC skutočne využíva zázračnú kvalitu kvantovej mechaniky, pričom elektrón alebo atómová častica môžu byť v dvoch stavoch súčasne. V klasickej výpočtovej technike elektrický náboj predstavuje informáciu buď ako 0 alebo 1, a to je pevné, ale v kvantových výpočtoch môže byť atómová častica 0 aj 1, alebo 1 a 1, alebo 0 a a 0 atď. Ak je možné využiť túto jedinečnú kvalitu, výpočtový výkon mnohonásobne exploduje a vývoj QC spojený so Shorovým algoritmom – prvýkrát opísaný v roku 1994 ako teoretická možnosť, no podľa mnohých sa čoskoro stane realitou so širokým dosahom – tiež ohrozuje prelomiť šifrovanie RSA, ktoré sa používa vo veľkej časti internetu vrátane webových stránok a e-mailov. 

"Áno, sú to veľmi ťažké a vzrušujúce preteky v oblasti zbraní," povedal Miyano pre Cointelegraph. „Útoky – vrátane útokov na postranné kanály – na kryptosystémy sú čoraz silnejšie v dôsledku pokroku v počítačoch a matematických algoritmoch bežiacich na strojoch. Akýkoľvek kryptosystém by mohol byť náhle rozbitý, pretože sa objavil neuveriteľne výkonný algoritmus.

Simulácia finančných vzťahov 

Netreba však nevyhnutne predpokladať, že dopad kvantových počítačov na krypto sektor bude úplne škodlivý. Samuel Mugel, technologický riaditeľ v Multiverse Computing, firme, ktorá viedla vyššie uvedený program v Bank of Canada, vysvetlil, že v pilotnom projekte boli schopní simulovať sieť finančných vzťahov, v ktorých by rozhodnutia, ktoré by mohla jedna firma urobiť, boli veľmi závislé od rozhodnutí iných firiem, čo ďalej vysvetľuje pre Cointelegraph:

„Siete teórie hier, ako je táto, sú pre bežné superpočítače veľmi ťažko riešiteľné, pretože optimálnejšie správanie môže byť prehliadnuté. Kvantové počítače majú spôsoby, ako sa s týmto typom problémov vyrovnať efektívnejšie.“

Zariadenia založené na kvantovej mechanike potenciálne ponúkajú ďalšie jedinečné možnosti, dodal Narozniak, „Napríklad na rozdiel od klasických stavov nemožno kvantové stavy kopírovať. Ak by boli digitálne tokeny reprezentované pomocou kvantových stavov, veta o neklonovaní by ich automaticky chránila pred dvojnásobným vynaložením.

Nedávna: Kryptomeny vnímané ako „budúcnosť peňazí“ v krajinách sužovaných infláciou

Kvantové zapletenie by sa mohlo použiť aj na zabezpečenie kvantových inteligentných zmlúv, povedal Narozniak. „Tokeny by sa mohli zamotať počas vykonávania zmluvy, čím by sa obe strany stali zraniteľnými voči prípadnej strate, ak sa inteligentná zmluva nevykoná tak, ako bolo dohodnuté.“

Rozvoj postkvantovej kryptografie

Celkovo sa zdá, že hrozba pre kryptoverz kvantovou výpočtovou technikou je reálna, no na prelomenie kryptografie, ktorá je základom kryptografie, by bola potrebná obrovská sila a hackeri by tiež museli pracovať pod prísnymi časovými obmedzeniami – na preniknutie do súkromného kľúča BTC by im stačilo 10 minút. napríklad. Realita prelomenia šifrovania eliptickej krivky bitcoinu pomocou kvantových počítačov je vzdialená najmenej desať rokov. Priemysel však musí začať s vývojom odstrašujúcich prostriedkov už teraz. "Povedal by som, že by sme mali byť pripravení včas, ale musíme na tom začať vážne pracovať," povedal Barmes.

V skutočnosti sa teraz značná časť výskumu uskutočňuje „v postkvantovom kryptomene,“ povedala pre Cointelegraph Dawn Song, profesorka divízie počítačových vied na Kalifornskej univerzite v Berkeley a dodala:

"Je dôležité, aby sme vyvinuli kvantovo odolnú alebo postkvantovú kryptografiu, aby sme mali pripravené alternatívy, keď budú kvantové počítače v skutočnosti dostatočne výkonné."