Криптовалюта та квантові обчислення — перебільшений страх?

Нависла тінь квантових обчислень все ще нависає над криптоспільнотою, але чи це справжня загроза, чи просто червоний оселедець?

Шифрування є основою більшої частини нашого сучасного життя та важливим інструментом для криптовалют. Якби це шифрування було зламано, майнерам було б неможливо захистити блокчейн; транзакції можуть бути підроблені, і грандіозна спроба блокчейну може припинитися.

На даний момент навіть суперкомп’ютерам неможливо зламати блокчейн. Однак прорив у квантових обчисленнях може становити загрозу існуванню. Чи настав час відмовитися від своїх активів у криптовалюті чи продовжуйте як зазвичай?

Чим відрізняються квантові комп'ютери?

Існуючі суперкомп’ютери здатні обробляти неймовірні обсяги даних, але обмежені фундаментальними властивостями комп’ютерів. Усі існуючі комп’ютери обробляють дані як біти (1 і 0) і змушені обробляти їх окремо.

Це означає, що складні обчислення потрібно вирішувати безпосередньо шляхом виконання всіх необхідних обчислень. За допомогою шифрування кожен крок головоломки потрібно вирішити, щоб зламати код. Це займе надто багато часу, щоб витрачений час був вартий.

Квантові комп’ютери змінюють правила гри. Вони призначені для захоплення кубітів у стабільному стані та використання переваг двох унікальних властивостей квантової фізики для блискавичної обробки даних:

• Суперпозиція: На відміну від фіксованих бітів, кубіти можуть містити всі можливі комбінації 1 і 0 одночасно. Це дозволяє кільком кубітам обробляти величезну кількість різних результатів одночасно. З додаванням нових кубітів обчислювальна потужність квантового комп’ютера зростає експоненціально. Це означає, що навіть невеликі покращення можуть мати величезний вплив.
• Заплутаність: Цей ефект стає ще потужнішим, коли квантовий комп’ютер генерує кубіти, які переплутані. Це дає змогу змінювати стан одного кубіта та передбачувано змінювати стани всіх інших кубітів, з якими він зв’язаний. Це дозволяє кільком кубітам працювати паралельно, значно збільшуючи потужність обробки кожного окремого кубіта.

Наслідки досягнення комп’ютером квантової переваги або здатності стабільно перевершувати традиційні комп’ютери були б величезними. Це допомогло б просунути дослідження на десятиліття вперед і могло б стати наступним кроком у розвитку людства. Але це також може зробити криптографію застарілою за ніч.

Більшість основних блокчейнів покладаються на ECDSA (алгоритм цифрового підпису еліптичної кривої). Це дозволяє блокчейнам створювати випадкові 256-біт приватний ключ і пов’язаний відкритий ключ, яким можна поділитися з третіми сторонами, не розкриваючи цей закритий ключ.

Теоретично для квантового комп’ютера було б тривіально розгадати зв’язок між цими ключами, що могло б дозволити зламати гаманець і ліквідувати кошти.

Інша проблема полягає в тому, що квантовий комп’ютер може домінувати в традиційних консенсусних мережах Proof of Work (PoW) і здійснити атаку 51%. Це дозволить йому взяти під контроль блокчейн і схвалити шахрайські блоки.

Ми можемо бути десятиліттями далеко від квантових комп’ютерів

Незважаючи на потенціал квантових комп’ютерів, вони, швидше за все, не стануть тим проривом, який деякі передбачають. Google стверджував, що досяг квантової переваги, але насправді алгоритм, який вони використовували не мали практичного призначення. По суті, усі існуючі квантові комп’ютери є лише доказом концепцій, і нам ще належить використати їх для вирішення реальних проблем, таких як злам шифрування.

Навіть якщо ми do вдасться знайти прорив і досягти справжньої квантової переваги, проблеми з масштабованістю можуть завадити квантовим комп’ютерам бути корисними поза лабораторними умовами. З ефектом декогерентність, навіть незначна вібрація або зміна температури можуть призвести до збою квантового комп’ютера. Це зробило б їх марними в переважній більшості ситуацій, і поганим акторам було б важко придбати, не кажучи вже про використання.

Інша велика невідомість полягає в тому, як швидко можуть розвиватися квантові обчислення. Закон Мура передбачає подвоєння кількості транзисторів кожні два роки. Але це не обов’язково стосується квантових комп’ютерів.

Враховуючи складну електроніку, яка використовується в квантових машинах, цілком імовірно, що ми зіткнемося зі значними перешкодами, намагаючись збільшити потужність. Ми можемо обмежитися машинами з невеликою кількістю кубітів. Одним словом, навіть якщо ми do побудувати квантовий комп’ютер, він може десятиліттями не робити нічого корисного.

Що робити, якщо станеться квантовий стрибок у обчисленнях?

Для аргументації припустімо, що Google знайде проривну техніку для зберігання кубітів протягом наступних 6 місяців. Це дозволяє компанії створити масштабований квантовий комп’ютер. І через низку нещасливих подій він потрапляє до рук поганого актора. Чи назавжди це скалічить криптовалюту?

Навіть якби цей малоймовірний набір подій мав статися, це може бути не та апокаліптична подія, яку деякі передбачають. Почнемо з ризику зворотного проектування закритих ключів гаманця.

існуючий передового досвіду передбачити, що гаманець має бути використаний один раз, а потім усі токени мають бути виведені в офлайн-гаманець або холодне сховище.

Навіть квантовому комп’ютеру знадобиться деякий час, щоб зламати приватний ключ гаманця BTC. На даний момент це, звичайно, буде довше, ніж в середньому 9 хвилин транзакція Bitcoin займає. Це означає, що якщо користувач дотримується встановленої практики, будь-які зловмисники повинні знайти лише порожні гаманці.

Слід зазначити, що достатньо потужний квантовий комп’ютер теоретично міг би зламати існуюче шифрування біткойна до завершення транзакції. Однак це малоймовірно навіть у середньостроковій перспективі.

Вплив квантових комп’ютерів на консенсус Proof of Work (PoW) трохи складніший.

Для цього квантовому комп’ютеру знадобиться час виконати всі його розрахунки перш ніж дійти висновку. Тим часом усі традиційні майнери активно пробують кожну комбінацію, тому квантовому майнеру доведеться сподіватися, що ніхто інший ще не знайшов рішення. Крім того, вартість роботи квантового комп’ютера може перевищити вигоду від простого запуску великої кількості традиційних комп’ютерів паралельно.

Незважаючи на те, що цей аргумент є певним комфортом, не кожен буде прагнути майнити криптовалюту з економічних причин. Якби поганий гравець був здатний використовувати квантові комп’ютери для постійного контролю над 51% мережі, то він міг би використати це для повної делегітимізації біткойнів та інших криптовалют. Наразі не було б жодного захисту від такого роду «нераціональних акторів», які прагнуть завдати шкоди технології блокчейну з причин, не пов’язаних із прямим прибутком.

Що криптосвіт робить для захисту від квантових обчислень?

Хоча загроза квантових комп’ютерів віддалена, багато організацій сприймають її серйозно. У 2016 році NIST започаткувала конкурс розробити нові стандарти криптографії, які розроблені як квантово стійкі. Ці нові стандарти можна впровадити в існуючі криптовалютні проекти за допомогою хардфорків. Таким чином, вони можуть допомогти квантово перевірити блокчейн до того, як квантові комп’ютери стануть широко доступними.

Існує також низка проектів, які працюють над способами квантового захисту конкретних блокчейнів. Одним із найбільш очевидних кандидатів є Quantum Стійкий Леджер (QRL), яка є першою реальною реалізацією eXtended Merkle Signature Scheme (XMSS). Квантовому комп’ютеру має бути значно складніше зламати цей хеш-підпис, ніж існуючі методи шифрування.

Навіть великі криптовалюти сприймають загрозу серйозно. Розробники Ethereum вже заявили, що відмовляться від квантово вразливий ECDSA методи шифрування в Ethereum 2.0. Розробники грають із кількома підходами, які можуть допомогти зміцнити квантовий захист криптовалюти.

Однак рішення Ethereum, включаючи довгоочікуваний перехід на Proof of Stake (PoS), все ще не вирішують проблему зворотного проектування приватних ключів. Навіть коли ви робите ставку на криптовалюту, користувач все одно повинен відкрити свою публічну адресу, щоб отримати доступ. Це робить їх уразливими до атаки квантового комп’ютера.

Крипто-компанія Частина вважає, що у нього є вихід: холодний стейкинг. Цей підхід використовує адреси з декількома підписами, що дозволяє вам використовувати спеціальний комп’ютер для стекінгу, підключений до вашого мобільного гаманця. Машина транслює відкритий ключ, відмінний від ключа вашого мобільного гаманця, і зв’язатися з ним майже неможливо. Це схоже на послуги двофакторної автентифікації, які сьогодні пропонують багато технологічних продуктів.

Ідея страшніша за реальність

Наразі відкинувши практичні аспекти, реальна загроза квантових обчислень полягає в реакції ринку. Більшість криптоінвесторів (і, погодьтеся, журналістів) насправді не розуміються на квантових обчисленнях. Якщо протягом наступного десятиліття ми отримаємо життєздатний масштабований квантовий комп’ютер, а це велике «якщо», експерти впадуть у божевільний страх і заголовки пророкують смерть криптовалюти.

Ця реакція може завдати більшої шкоди криптографії, ніж самим квантовим комп’ютерам. Це може спровокувати масовий розпродаж і підірвати репутацію криптовалюти. Зважаючи на це, важливо, щоб криптоспільнота вжила розумних заходів для протидії квантовим комп’ютерам.

Не менш важливо, щоб сама спільнота знайшла час, щоб зрозуміти реалії квантових обчислень. Що він може, а що ні. Квантові комп’ютери, безперечно, змінять світ, але за умови невеликої підготовки та здорового глузду вони не означатимуть кінець криптовалюти, якою ми її знаємо.

* Інформація в цій статті та надані посилання призначені лише для загальної інформації та не повинні бути фінансовими або інвестиційними порадами. Ми радимо вам провести власне дослідження або проконсультуватися з фахівцем, перш ніж приймати фінансові рішення. Будь ласка, підтвердьте, що ми не несемо відповідальності за будь-які збитки, спричинені будь-якою інформацією, представленою на цьому веб-сайті.