Το κύριο σημείο πώλησης του blockchain και των εφαρμογών του είναι ότι τα κρυπτογραφικά ασφαλή κατανεμημένα καθολικά είναι ουσιαστικά «άθραυστα» υπό κανονικές συνθήκες, δεδομένης της τρέχουσας κατάστασης της υπολογιστικής τεχνολογίας. Η ισχύς του, ωστόσο, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την υπόθεση «κατάσταση τεχνολογίας». Εάν προκύψει μια παραδειγματική αλλαγή στον υπολογισμό, τα σύγχρονα συστήματα που βασίζονται σε blockchain ενδέχεται να γίνουν ευάλωτα σε απειλές που δεν λογίζονται στο σχεδιασμό τους. Αλλά πόσο επείγουσα είναι η απειλή αυτού να συμβεί σύντομα?
Τα βήματα που κάνουν οι φυσικοί τις τελευταίες τρεις δεκαετίες για την οικοδόμηση ενός λειτουργικού κβαντικού υπολογιστή θα μπορούσαν σύντομα να συμβάλουν σε μια τέτοια αλλαγή. Ως ορόσημο που ονομάζεται «κβαντική υπεροχή», στο οποίο ένας κβαντικός υπολογιστής ξεπερνά έναν παραδοσιακό υπολογιστή σε μια συγκεκριμένη εργασία, θα μπορούσε να επιτευχθεί σύντομα, Το ερώτημα αν οι μελλοντικές συσκευές που βασίζονται σε κβαντικά είναι ικανά να «σκοτώσουν» το blockchain έρχεται στο προσκήνιο.
Ένα βασικό στην κβαντική πληροφορική
Ένας κβαντικός υπολογιστής είναι οποιαδήποτε συσκευή που χρησιμοποιεί τις αρχές της κβαντικής μηχανικής για την εκτέλεση υπολογισμών. Για την αποθήκευση και τον χειρισμό πληροφοριών, οι κανονικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν δυαδικές μονάδες που ονομάζονται bits, οι οποίες μπορούν να αντιπροσωπεύουν μία από τις δύο πιθανές καταστάσεις: 0 ή 1. Οι κβαντικές μηχανές βασίζονται σε κβαντικά bit (ή qubits), τα οποία μπορούν να είναι ταυτόχρονα 0 και 1 . Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται Η υπέρθεση, επιτρέπει σε αυτές τις συσκευές να εκτελούν συγκεκριμένες εργασίες πολύ πιο γρήγορα από τους αντίστοιχους με βάση bit.
Ένας άλλος θεμελιώδης όρος στην κβαντική θεωρία είναι μπλέξιμο. Όταν δύο σωματίδια μπλέκονται, υπάρχουν στην ίδια κβαντική κατάσταση και αλλάζουν στην κατάσταση εάν κάποιος ζητήσει από τον ομότιμό του να αλλάξει ανάλογα, ανεξάρτητα από το πόσο μακριά βρίσκονται τα δύο στον φυσικό χώρο. Η σύζευξη qubits με αυτόν τον τρόπο οδηγεί στην εκθετική ανάπτυξη της υπολογιστικής δύναμης του κβαντικού υπολογιστή.
Η κατάσταση της υπέρθεσης, η οποία είναι απαραίτητη για την εκτέλεση υπολογισμών, είναι δύσκολο να επιτευχθεί και είναι εξαιρετικά δύσκολο να διατηρηθεί. Οι φυσικοί χρησιμοποιούν ακτίνες λέιζερ και μικροκυμάτων για να βάλουν qubits σε αυτήν την κατάσταση λειτουργίας και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν μια σειρά τεχνικών για να το διατηρήσουν από τις παραμικρές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, τους θορύβους και τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Οι τρέχοντες κβαντικοί υπολογιστές είναι εξαιρετικά επιρρεπείς σε σφάλματα λόγω της ευθραυστότητας της κατάστασης εργασίας, η οποία εξαφανίζεται σε μια διαδικασία που ονομάζεται αποσυμφωνία πριν από την εκτέλεση των περισσότερων λειτουργιών.
Η κβαντική υπολογιστική ισχύς καθορίζεται από τον αριθμό των qubits που μια μηχανή μπορεί να αξιοποιήσει ταυτόχρονα. Ξεκινώντας με ένα ταπεινό δύο qubit που επιτεύχθηκε στα πρώτα πειράματα στα τέλη της δεκαετίας του 1990, ο πιο ισχυρός κβαντικός υπολογιστής σήμερα, που λειτουργεί από την Google, μπορεί να χρησιμοποιήσει έως και 72 qubit.
Κβαντικοί υπολογιστές και blockchain
Αναγνωρίζοντας όλα τα συμβατικά κρατήσεις, Η ιδέα του αναλλοίωτου και της ασυναγώνιστης ασφάλειας των blockchains είναι ευρέως αποδεκτή: Υποστηρίζει την εμπιστοσύνη του κοινού στα ψηφιακά στοιχεία και προωθεί τη μαζική υιοθέτηση. Ωστόσο, η έλευση της κβαντικής πληροφορικής θα μπορούσε ενδεχομένως να θέσει σε κίνδυνο την ακεραιότητα της κρυπτογράφησης δημόσιου κλειδιού, η οποία αποτελεί τη ραχοκοκαλιά της ασφάλειας blockchain.
Ενώ το εύρος των πιθανών εφαρμογών των κβαντικών υπολογιστών είναι τεράστιο, αυτό που είναι πιο σχετικό στο πλαίσιο της τεχνολογίας blockchain και της κρυπτογραφίας γενικότερα είναι η ικανότητα εκτέλεσης συγκεκριμένων αλγορίθμων πολύ πιο γρήγορα από οποιονδήποτε υπάρχοντα υπερυπολογιστή. Μία από τις πιο διαδεδομένες υποτιθέμενες περιπτώσεις χρήσης είναι η διάσημη Ο αλγόριθμος του Shor για την αποσύνθεση των παραγόντων, η οποία θα μπορούσε ενδεχομένως να καταστήσει ξεπερασμένες πολλές σύγχρονες τεχνικές κρυπτογράφησης.
Ως ομάδα ερευνητών από το ρωσικό κβαντικό κέντρο παρατήρησε σε ένα άρθρο για το περιοδικό Nature, ένας πιθανός κίνδυνος πηγάζει από το γεγονός ότι η ασφάλεια blockchain βασίζεται σε μεγάλο βαθμό σε μονόδρομες μαθηματικές συναρτήσεις – αυτές που είναι εύκολο να εκτελεστούν, αλλά πολύ πιο δύσκολο να υπολογιστούν αντίστροφα. Τέτοιες λειτουργίες χρησιμοποιούνται τόσο για τη δημιουργία ψηφιακών υπογραφών όσο και για την επικύρωση συναλλαγών στο καθολικό.
Ένας εγκληματίας εξοπλισμένος με μια λειτουργική κβαντική συσκευή θα μπορούσε να εκτελεί αντίστροφους υπολογισμούς πολύ πιο γρήγορα, κάτι που θα τους επέτρεπε να σφυρηλατήσουν υπογραφές, να πλαστοπροσωπήσουν άλλους χρήστες και να αποκτήσουν πρόσβαση στα ψηφιακά τους στοιχεία. Στο πλαίσιο της εξόρυξης, ένας τέτοιος κακόβουλος ηθοποιός θα μπορούσε να αναλάβει τη διαδικασία ενημέρωσης του καθολικού, να χειριστεί το ιστορικό συναλλαγών και τα κέρδη διπλής δαπάνης.
Οι Ρώσοι ερευνητές πρότειναν ότι οι αρχιτέκτονες των κρυπτογραφημένων συστημάτων θα πρέπει να αρχίσουν αμέσως να λαμβάνουν προφυλάξεις έναντι αυτής της απειλής. Μία λύση θα μπορούσε να είναι η αντικατάσταση συμβατικών ψηφιακών υπογραφών με κβαντική ανθεκτική κρυπτογραφία – το είδος αλγορίθμων ασφαλείας ειδικά σχεδιασμένο για να αντέχει σε μια επίθεση από έναν αρκετά ισχυρό κβαντικό υπολογιστή. Μια άλλη θεραπεία, που πρότειναν οι Ρώσοι φυσικοί, θα είναι διαθέσιμη μόνο με την έλευση ενός κβαντικού διαδικτύου, το οποίο απέχει ακόμη αρκετές δεκαετίες. Αυτή η προοπτική αρχιτεκτονική ασύρματης επικοινωνίας, που βασίζεται στη σύνδεση μεταξύ απομακρυσμένων εμπλεγμένων κβαντικών σωματιδίων, θα ξεκλειδώσει έναν πλούτο νέων μοντέλων και σχεδίων blockchain.
Αυτό είναι κάπως σύμφωνο με την εντυπωσιακή ιδέα που εξέφρασαν οι Del Rajan και Matt Visser από το Πανεπιστήμιο Victoria στη Νέα Ζηλανδία ερευνητική εργασία. Πρότειναν να παραιτηθούν από τη χρήση της κβαντικής κρυπτογραφίας και να κάνουν άλμα κατευθείαν για να κάνουν το blockchain ένα ίδιο το κβαντικό σύστημα. Το μοντέλο τους περιγράφει ένα blockchain βασισμένο σε qubits που εμπλέκονται όχι μόνο στο διάστημα, αλλά και στο χρόνο. Η προσπάθεια αναδρομικής αλλαγής του αρχείου συναλλαγών, που κωδικοποιείται από την ιστορία των καταστάσεων ενός σωματιδίου με την πάροδο του χρόνου, θα ήταν αδύνατη χωρίς να καταστρέψει εντελώς το σωματίδιο. Η υλοποίηση αυτού του μοντέλου, ωστόσο, θα ήταν αδύνατη έως ότου τεθεί σε λειτουργία ένα κβαντικό Διαδίκτυο.
Οι επαγγελματίες ζυγίζουν
Ενώ οι φουτουριστικές λύσεις που προτείνουν οι ακαδημαϊκοί μπορεί να είναι δεκαετίες μακριά, πολλές πρακτικές έρευνες και ανάπτυξη στην κβαντική πληροφορική και την κβαντική κρυπτογραφία συμβαίνουν αυτή τη στιγμή. Οι ειδικοί που εργάζονται με εφαρμογές κβαντικής πληροφορικής που ρωτήθηκαν από την Cointelegraph διέφεραν στις απόψεις τους σχετικά με το πόσο άμεση είναι η κβαντική απειλή. Ο Yaniv Altshuler, ερευνητής και διευθύνων σύμβουλος του MIT και συνιδρυτής της πλατφόρμας προγνωστικής ανάλυσης Endor Protocol, δήλωσε:
«Οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονται απίστευτα ισχυροί και προχωρούν γρηγορότερα από ό, τι περίμεναν οι περισσότεροι άνθρωποι. Ωστόσο, οι δυνατότητές τους δεν θα σπάσουν το blockchain. Κάθε χρόνο, όταν κυκλοφορεί νέο υλικό, αναζωπυρώνει ανησυχίες σχετικά με την ακεραιότητα του blockchain, αλλά δεν υπάρχουν ενδείξεις ότι ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί να θέσει σε κίνδυνο το blockchain. “
Ο Stewart Allen, διευθύνων σύμβουλος της εταιρείας κβαντικών υπολογιστών, IonQ, πιστεύει ότι, τη στιγμή που ένας κβαντικός υπολογιστής μεγαλώνει για να γίνει αρκετά ισχυρός για να απειλήσει την ακεραιότητα των σημερινών blockchains, τα συστήματα ασφαλείας θα έχουν μετακινηθεί σε αλγόριθμους που θα μπορούσαν να τους περιέχουν:
«Δεν υπάρχει πραγματική απειλή των κβαντικών υπολογιστών να σπάσουν την κρυπτογραφία blockchain βραχυπρόθεσμα. Εάν και όταν συμβεί αυτό, η κρυπτογραφία θα έχει μετακινηθεί σε περισσότερους αλγόριθμους κβαντικής προστασίας. Είμαστε τουλάχιστον μια δεκαετία από τους κβαντικούς υπολογιστές που μπορούν να σπάσουν την κρυπτογραφία blockchain. “
Άλλοι, ωστόσο, δεν συμμερίζονταν αρκετά αυτήν την αισιόδοξη άποψη.
Ο εκτελεστικός διευθυντής του ILCoin, Norbert Goffa, εξέφρασε την ανησυχία του για την πιθανή εμφάνιση κβαντικών ορυχείων:
“Αν κάποιος έχει μια κβαντική δεξαμενή εξόρυξης, είναι εύκολο να κυριαρχήσεις σε άλλους. […] Σήμερα δεν έχουμε ορυχεία με βάση κβαντικά. Από την άλλη πλευρά, πολλές εταιρείες εργάζονται για την κβαντική τεχνολογία υπολογιστών. Πιστεύουμε ότι τα επόμενα πέντε χρόνια θα μπορούσε να είναι πραγματικό. Ίσως λιγότερο, ποιος ξέρει; “
Ο Rakesh Ramachandran, Διευθύνων Σύμβουλος και συνιδρυτής της QBRICS Inc, τόνισε ότι η κβαντική πληροφορική είναι έτοιμη να έχει επίδραση σχεδόν σε κάθε τομέα στον οποίο χρησιμοποιείται η κρυπτογραφία. Στην περίπτωση της τεχνολογίας blockchain, είπε, μπορούμε να περιμένουμε μια συστημική αλλαγή:
«Οι κβαντικοί υπολογιστές θα επαναπροσδιορίσουν την κρυπτογραφία όχι μόνο του blockchain, αλλά οπουδήποτε υπάρχει εφαρμογή κρυπτογραφίας, συμπεριλαμβανομένων απλών πραγμάτων όπως ένας διαδικτυακός ιστότοπος τραπεζικών συναλλαγών. Υπάρχει μια σημαντική έρευνα και εργασία που γίνεται για τον μετριασμό των επιπτώσεων και τη μετάβαση σε κβαντική ανθεκτική κρυπτογραφία ή μετα-κβαντική κρυπτογραφία.
“Ωστόσο, η πρόκληση του blockchain δεν αφορά μόνο την απειλή που αντιπροσωπεύει η κβαντική πληροφορική, αλλά το πεδίο του πώς θα μεταναστεύσει το blockchain στη νέα έκδοση της κρυπτογραφίας.”
Όλοι οι ειδικοί παρείχαν εκπληκτικά παρόμοιες εκτιμήσεις για το πόσο χρόνο έχουμε πριν οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να αποτελέσουν απειλή για την ακεραιότητα των μπλοκ αλυσίδων, που κυμαίνονται από 5 έως 10 χρόνια. Ήταν επίσης αρκετά συνεπείς στις συνταγές τους για την αντιμετώπιση πιθανών κβαντικών επιθέσεων: Οι περισσότεροι συμφωνούν ότι θα χρειαστεί μια σταδιακή μετάβαση σε κβαντική ανθεκτική κρυπτογραφία, καθώς και η κατασκευή υποδομών που θα την υποστηρίξουν. Το Blockchains θα πρέπει να εξελιχθεί, αλλά είναι απίθανο η κβαντική υπολογιστική τεχνολογία να απειλήσει ουσιαστικά την ύπαρξή τους.