Според много сметки квантовите изчисления (QC), които използват атомно „завъртане“ вместо електрически заряд за представяне на своите двоични 1 и 0, се развиват с експоненциална скорост. Ако QC някога бъде реализиран в мащаб, това може да бъде от полза за човешкото общество, като наред с други предимства ще помогне за подобряване на добивите, проектиране на по-добри лекарства и проектиране на по-безопасни самолети.
Крипто секторът също може да спечели. Само миналата седмица, например, възложен проект на Bank of Canada симулира приемането на криптовалута сред канадските финансови организации използвайки квантово изчисление.
„Искахме да изпробваме силата на квантовите изчисления върху изследователски случай, който е труден за решаване с помощта на класически изчислителни техники“, каза Мариам Хагиги, директор на науката за данни в Bank of Canada, в съобщение за пресата.
Но други се притесняват, че квантовите изчисления, като се има предвид неговата изключителна сила на „груба сила“, могат също да разбият криптографската структура на блокчейн, която обслужва биткойн (BTC) толкова добре от самото си създаване. Наистина, някои казват, че е само въпрос на време квантовите компютри да могат да идентифицират огромните прости числа, които са ключови съставни части на частния ключ на BTC - ако приемем, че не са разработени мерки за противодействие.
По този начин, наскоро публикуван документ изчислена колко квантова мощност би била необходима за дублиране на частен ключ на BTC, т.е. „броя физически кубити, необходими за разрушаване на 256-битовото елиптична крива на криптирането на ключовете в биткойн мрежата“, както обясняват авторите на статията, които са свързан с университета в Съсекс.
Разбира се, това няма да е лесна задача. Алгоритъмът на биткойн, който преобразува публичните ключове в частни ключове, е „еднопосочен“, което означава, че е лесно да се генерира публичен ключ от частен ключ, но е практически невъзможно да се извлече частен ключ от публичен ключ с помощта на съвременните компютри.
В допълнение, всичко това трябва да бъде направено за около 10 минути, средното време, през което публичен ключ е изложен или уязвим в мрежата на Bitcoin. Той също така предполага, че публичният ключ е идентичен с адреса на BTC, както повечето в първите дни на биткойн, преди да стане обичайна практика да се използва алгоритъма KECCAK за „хеширане“ на публични ключове за генериране на BTC адреси. Смята се, че около една четвърт от съществуващите биткойни използват нехеширани публични ключове.
Като се имат предвид тези ограничения, авторите изчисляват, че ще са необходими 1.9 милиарда кубита, за да се проникне в един биткойн частен ключ в рамките на 10 минути. Кубитите или квантовите битове са аналог на „битовете“ в класическите изчисления. За сравнение, повечето прото-QC компютри днес могат да събират 50–100 кубита, въпреки че най-съвременният квантов процесор на IBM Eagle може да управлява 127 кубита.
Казано по друг начин, това са 127 кубита срещу 1.9 милиарда, необходими за разбиване на сигурността на биткойн с помощта на мащабен квантов компютър с уловени йони, както се предлага в статията на AVS Quantum Science.
Марк Уебър, квантов архитект в Universal Quantum, отделена фирма от университета в Съсекс, и водещ автор на статията, каза, „Нашето изчислено изискване […] предполага, че биткойн трябва да се счита за безопасен от квантова атака засега, но технологиите на квантовите изчисления се мащабират бързо с редовни пробиви, които засягат такива оценки и ги правят много възможен сценарий през следващите 10 години.“
Реална ли е заплахата?
Възможно ли е наистина сигурността на биткойн да бъде разбита? „Мисля, че квантовите компютри могат да разбият криптовалутата“, каза Такая Мияно, професор по машинно инженерство в японския университет Рицумейкан, „макар че не след няколко години, а след 10–20 години“.
Мияно наскоро ръководи екип, който разработи базиран на хаос поточен шифър, предназначен да издържа на атаки от мащабни квантови компютри.
Дейвид Чаум, писал миналата година за Cointelegraph, също алармира - не само за криптовалута но и за по-широкото общество:
„Може би най-ужасяващото за общество, толкова зависимо от интернет, изчисленията на квантово ниво излагат всички наши цифрови инфраструктури на риск. Нашият съвременен интернет е изграден върху криптография — използването на кодове и ключове за защита на личната комуникация и съхранение на данни.”
Междувременно за криптовалути като биткойн и етер (ETH), „за които тази концепция е фундаментална, един достатъчно мощен квантов компютър може да означава кражба на милиарди долари стойност или унищожаване на цял блокчейн като цяло“, продължи Чаум.
Има повече от 4 милиона BTC, „които са потенциално уязвими за квантова атака“, казва консултантската фирма Deloitte оценка, число, което включва собственици, които използват нехеширани публични ключове или които използват повторно BTC адреси, друга неразумна практика. При текущите пазарни цени това възлиза на около 171 милиарда долара под риск.
Последно: Асиметричната информация движи ли дивите колебания на цените на криптовалутите?
„Лично аз смятам, че в момента не сме в състояние да направим добра оценка“ за времето, което ще отнеме, преди квантовите компютри да разбият криптирането на BTC, Итан Бармес, ръководител на квантовата сигурност в Deloitte Холандия и сътрудник по проекта в Световния икономически форум, каза пред Cointelegraph. Но днес много експерти оценяват 10-15 години, каза той. Много от тези оценки също са за разбиване на криптирането без ограничения във времето. Ще бъде по-трудно да направите всичко в рамките на 10 минути.
Други криптовалути, не само биткойн, също могат да бъдат уязвими, включително тези с механизми за валидиране на доказателство за залог (PoS); Биткойн използва протокол за доказване на работа (PoW). „Ако протоколът блокчейн разкрива публичните ключове за достатъчно дълго време, той автоматично става уязвим при квантови атаки“, каза Марек Нарозняк, физик и член на групата за квантови изследвания на Тим Бърнс в Нюйоркския университет, пред Cointelegraph. „Това може да позволи на нападател да фалшифицира транзакции или да се представя за идентичност на производителите на блокове за PoS системи.“
Време за подготовка
Изглежда, че крипто индустрията може да има около десетилетие, за да се подготви за потенциална атака на QC, а това е от решаващо значение. Нарозняк отбеляза:
„Има повече от достатъчно време за разработване на квантово безопасни криптографски стандарти и разработване на адекватни разклонения за използваните понастоящем блокчейн протоколи.“
На въпроса дали е убеден, че постквантовата криптография ще бъде разработена навреме, за да се осуетят хакерите, преди 10-минутната бариера да бъде разбита, Barmes на Deloitte се позова на по-скорошен документ, който той съавторство относно квантовите рискове за блокчейна на Ethereum, който описва два типа атаки: атака за съхранение и транзитна атака. Първият „е по-малко сложен за изпълнение, но за да се защитите от него, не е задължително да заменяте криптографския алгоритъм.“ От друга страна, той каза на Cointelegraph:
„Транзитната атака е много по-трудна за изпълнение и също така е много по-трудна за защита. Има някои кандидат-алгоритми, за които се смята, че са устойчиви на квантови атаки. Всички те обаче имат недостатъци в производителността, които могат да бъдат пагубни за приложимостта и мащабируемостта на блокчейна."
Надпревара във въоръжаването?
Тогава това, което се разгръща в тази област, изглежда е нещо като надпревара във въоръжаването - тъй като компютрите стават все по-мощни, ще трябва да бъдат разработени защитни алгоритми, за да се посрещне заплахата.
„Този цялостен модел наистина не е нищо ново за нас“, каза Нарозняк. "Виждаме го и в други индустрии." Въвеждат се иновации, а други се опитват да ги откраднат, така се разработват механизми за защита от пиратство, които провокират още по-умни устройства за кражба.
„Това, което прави този случай на квантово-безопасна криптография малко по-различен, е, че квантовите алгоритми налагат по-драстична промяна. В крайна сметка тези устройства са базирани на различна физика и за определени проблеми предлагат различна изчислителна сложност“, добави Нарозняк.
Всъщност QC използва невероятно качество на квантовата механика, при което електрон или атомна частица могат да бъдат в две състояния едновременно. В класическите изчисления електрическият заряд представлява информацията като 0 или 1 и тя е фиксирана, но при квантовите изчисления атомната частица може да бъде както 0, така и 1, или 1 и 1, или 0 и a 0 и т.н. Ако това уникално качество може да бъде използвано, изчислителната мощност експлодира многократно и развитието на QC, съчетано с алгоритъма на Шор – описано за първи път през 1994 г. като теоретична възможност, но скоро ще стане широкообхватна реалност, мнозина вярват – също заплашва да разруши RSA криптирането, което се използва в голяма част от интернет, включително уебсайтове и имейл.
„Да, това е много трудна и вълнуваща надпревара с оръжия“, каза Мияно пред Cointelegraph. „Атаките – включително атаки по страничните канали – към криптосистеми стават все по-мощни, благодарение на напредъка в компютрите и математическите алгоритми, работещи на машините. Всяка криптосистема може да бъде счупена внезапно поради появата на невероятно мощен алгоритъм."
Симулиране на финансови взаимоотношения
Не трябва непременно да се предполага, че въздействието на квантовите изчисления върху крипто сектора обаче ще бъде напълно пагубно. Самюел Мюгел, главен технологичен директор в Multiverse Computing, фирмата, която ръководи посочената по-горе програма в Bank of Canada, обясни, че в пилотния проект те са били в състояние да симулират мрежа от финансови взаимоотношения, в които решенията, които една фирма може да вземе, са силно зависи от решенията на други фирми, като допълнително обяснява на Cointelegraph:
„Мрежи на теория на игрите като тази са много трудни за решаване от нормалните суперкомпютри, защото по-оптималното поведение може да бъде пренебрегнато. Квантовите компютри имат начини да се справят по-ефективно с този тип проблеми."
Устройствата, базирани на квантовата механика, потенциално предлагат други уникални възможности, добави Нарозняк: „Например, за разлика от класическите състояния, квантовите състояния не могат да бъдат копирани. Ако цифровите токени бяха представени с помощта на квантовите състояния, теоремата без клониране автоматично би ги предпазила от двойно изразходване.
Последно: Крипто се разглежда като „бъдещето на парите“ в затънали в инфлация страни
Квантовото заплитане може да се използва и за осигуряване на квантови интелигентни договори, каза Нарозняк. „Жетоните могат да бъдат заплетени по време на изпълнението на договора, което прави и двете страни уязвими за евентуална загуба, ако интелигентният договор не бъде изпълнен, както е уговорено.“
Разработване на постквантова криптография
Като цяло заплахата за криптовалутата от квантовите изчисления изглежда реална, но ще е необходима огромна мощност, за да се наруши основната криптография на криптографията, а хакерите също ще трябва да работят при строги ограничения във времето – разполагайки само с 10 минути, за да проникнат в частен ключ на BTC, например. Реалността на нарушаването на криптирането на елиптичната крива на биткойн чрез използването на квантови изчисления също е поне едно десетилетие. Но индустрията трябва да започне сега в разработването на възпиращи средства. „Бих казал, че трябва да сме готови навреме, но трябва да започнем да работим сериозно върху това“, каза Бармес.
Всъщност сега се извършват значително количество изследвания „в постквантовата крипто“, каза Доун Сонг, професор в отдела по компютърни науки в Калифорнийския университет в Бъркли, добавяйки пред Cointelegraph:
„Важно е да разработим квантово-устойчива или пост-квантова криптография, за да имаме готови алтернативи, когато квантовите компютри са достатъчно мощни в действителност.”
Източник: https://cointelegraph.com/news/quantum-computing-to-run-economic-models-on-crypto-adoption