حتى مع ظهور تقنية blockchain كابتكار جديد، فإن الأصول الرقمية - مثل العملات المشفرة والرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs) - جنبًا إلى جنب مع النظام البيئي للتطبيقات اللامركزية (DApps) بأكمله الذي تقوده، تواجه التحديات التي تمثلها الحوسبة الكمومية. تستخدم الحوسبة الكمومية، التي تتقدم بوتيرة سريعة، مبادئ ميكانيكا الكم لتكوين أجهزة كمبيوتر قادرة على حل المشكلات التي تعتبر معقدة للغاية بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر classicأو الثنائية.
تم تسويقها على أنها حقبة الحوسبة القادمة، والتي من المقرر أن تتفوق على أجهزة الكمبيوتر العملاقة (وهي أجهزة كمبيوتر classicتظهر أداءً متفوقًا بشكل ملحوظ مقارنة بأجهزة الكمبيوتر التقليدية)، تتمتع أجهزة الكمبيوتر الكمومية بالقدرة على التشكيك في معايير الأمان الحالية بسبب هيمنتها الحسابية. وقد تؤدي كفاءتهم في حل المشكلات المعقدة للغاية أيضًا إلى تعريض التصور السائد لعدم قابلية تغيير تقنية blockchain للخطر.
يمكن للحوسبة الكمومية، مع قدرتها على زعزعة استقرار بروتوكولات الأمن الرقمي، أن تساعد الكيانات الخبيثة في تنظيم الهجمات على العملات المشفرة وتطبيقات البلوكشين المختلفة، على الرغم من أن التكنولوجيا لا تزال في مراحل التطوير الأولية.
وبالتالي، فإن فهم ما يجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية قوية للغاية وتمييز كيف يمكن أن تعرض التطبيقات المعتمدة على تقنية blockchain للخطر في المستقبل أمر ضروري. نظرًا لأن النظام البيئي العالمي للعملات المشفرة يتأرجح على وشك القبول السائد، يجب على المطورين ورجال الأعمال التنقل في مناطق مجهولة فيما يتعلق بخوارزميات التشفير والابتكار للتخفيف من التهديدات الصادرة عن الحوسبة الكمومية.
مبادئ عمل الحاسوب الكمومي
يكمن الاختلاف الرئيسي بين أجهزة الكمبيوتر الكمومية ونظيراتها classicأو الثنائية في نهجها في استخدام الحالات لتمثيل الأرقام في الحسابات المعقدة. تستخدم أجهزة الكمبيوتر Classicالبتات لتشفير المعلومات في شكل ثنائي (0 أو 1)، في حين تستفيد أجهزة الكمبيوتر الكمومية من البتات الكمومية، أو "الكيوبتات"، مستغلة خصائص مثل التراكب الكمي والتشابك الكمي لتمثيل حالات متعددة في وقت واحد.
خذ بعين الاعتبار المثال الأساسي لتمثيل رقم يقع بين 0 و255. تتطلب أجهزة الكمبيوتر Classicثمانية بتات لتمثيل أي رقم ضمن هذا النطاق. في المقابل، يمكن للكمبيوتر الكمي تمثيل جميع الأرقام البالغ عددها 256 رقمًا في وقت واحد باستخدام ثمانية كيوبتات.
تمكن هذه الخاصية أجهزة الكمبيوتر الكمومية من النظر في مجموعات عديدة وتنفيذ حسابات معقدة بسرعة تفوق بكثير قدرات حتى أجهزة الكمبيوتر العملاقة الأكثر تقدمًا. باستخدام عناصر فائقة التوصيل تظهر مقاومة منخفضة للغاية لتدفقtron عند تبريدها إلى درجات حرارة دون الصفر، تمتلك أجهزة الكمبيوتر الكمومية بطبيعتها حساسية للحرارة والموجات الكهرومغناطيسية، وحتى التعرض للهواء، مما يؤدي إلى خسائر حسابية في بيئات دون المستوى الأمثل.
ومن ثم، فإن عصر الحوسبة القادم قد يقع بين قدرات أجهزة الكمبيوتر classicالحالية وأجهزة الكمبيوتر الكمومية المتقدمة، ما لم تتحقق تطورات كبيرة في صناعة أجهزة كمبيوتر كمومية مناسبة للاستخدام الشائع.
قامت شركة IBM بتصميم نظام Quantum System One الخاص بها، وهو نظام حوسبة كمي متكامل يتميز بمعالج 127 كيوبت. ومع ذلك، مع تقدم الحوسبة الكمومية بوتيرة مذهلة، فإن إنشاء كمبيوتر كمي بسعة 1000 كيوبت ليس بعيد المنال.
وتتوقع شركة IBM أن تكشف النقاب عن معالج حاسوبي كمي بسعة 1121 كيوبت بحلول عام 2023، والذي من المتوقع أن يجعل التطبيقات على المستوى الصناعي ممكنة ويوفر قدرة حسابية تتجاوز إلى حد كبير قدرة الكمبيوتر العملاق الأقوى في العالم.
هل العملات المشفرة عرضة لهجمات الحوسبة الكمومية؟
توقعًا لظهور أجهزة الحوسبة الكمومية النقية في السوق، فمن المرجح أن يتم دعم الموجة الوشيكة من الحوسبة بواسطة أجهزة الكمبيوتر العملاقة المعززة كميًا، والتي تدمج سير العمل classicوالكمي.
قد تمتلك مثل هذه الأجهزة قدرة حسابية تتراوح من 50 إلى 1000 كيوبت، لا سيما في ضوء الكشف عن معالج IBM Quantum Osprey بسعة 433 كيوبت في 9 نوفمبر 2022، وذلك بعد أقل من عام من ظهور معالج Eagle بسعة 127 كيوبت.
ونظرًا للقوة الكبيرة التي تتمتع بها أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية ومحدودية توفرها، يمكن للمرء أن يستنتج بسهولة أنه لا يزال هناك متسع من الوقت قبل أن تشكل أجهزة الكمبيوتر الكمومية تهديدًا ملموسًا للعملات المشفرة.
على الرغم من الإمكانات الوفيرة المقدمة، فإن تحقيق الميزة الكمية سيظل بعيد المنال ما لم يتم ابتكار تقنيات متقدمة لقمع الأخطاء وتعزيز السرعات الحسابية دون مشاكل مصاحبة.
حتى عند استكشاف السيناريو الذي تتمكن فيه الحوسبة الكمومية من التغلب على التشفير الذي تقوم عليه العملات المشفرة، ستكون هناك حاجة إلى قدرtronمن القوة الحسابية للتحريض على هجوم تخزين، حيث يتم استهداف عناوين المحفظة التي تحتوي على مفتاح عام لسرقة الأموال المغلقة. بالنسبة إلى blockchain مثل شبكة Ethereum ، فإن تنفيذ مثل هذا الهجوم على التخزين سوف يتطلب أكثر من 10 ملايين كيوبت من الطاقة الحسابية.
في حالة الهجوم العابر، حيث يستخدم ممثل خبيث قوة حوسبة كمومية هائلة لاختطاف التحكم في المعاملات خلال وقت الكتلة، يكون النطاق أكبر بكثير لأنه يتضمن استهداف جميع العقد. ومع ذلك، نظرًا لضرورة تنفيذ الهجوم قبل إضافة كتلة جديدة إلى شبكة البلوكتشين، فإن المهاجمين مقيدون ببضع دقائق Bitcoin وعدة ثوانٍ Ethereum لإنجاز هجوم العبور.
يتطلب الأمر مليارات الكيوبتات من قوة الحوسبة الكمومية لتنفيذ مثل هذا الهجوم بنجاح، ويتم منح مطوري blockchain الوقت الكافي لتصور وتنفيذ خوارزميات توقيع التشفير الجديدة التي تكون منيعة للهجمات الكمومية.
هل Bitcoin معرضة لخطر سرقة الكمبيوتر الكمي؟
إن كسر التشفير الذي يحمي Bitcoin سوف يستلزم نشرًا هائلاً لقوة الحوسبة الكمومية، كل ذلك بتنسيق من كيان واحد ينظم السرقة.
يشير باحثون من جامعة ساسكس إلى أن الكمبيوتر الكمي، الذي يمتلك 1.9 مليار كيوبت من قوة المعالجة، سيكون ضروريًا للتسلل إلى شبكة Bitcoin في غضون 10 دقائق. ويشير هذا الوضع إلى أن القراصنة سيحتاجون إلى تعبئة الملايين من أجهزة الكمبيوتر الكمومية، وهو السيناريو الذي يبدو غير قابل للتصديق في المستقبل القريب.
إذا تم نشره مع قوة حوسبة متضائلة، فإن تنفيذ الهجوم سيؤدي إلى إطالة الوقت المطلوب بشكل كبير، مما يوفر فرصة كبيرة لتعطيل العقد المتضررة وإعادة تأهيل الشبكة. في حين أن هجوم التخزين يبدو أكثر قابلية للتصور، فإن العملات المشفرة، بما في ذلك Bitcoin، ستحتاج حتما إلى التحريض على تعديلات على بروتوكول بلوكتشين الأساسي لمواجهة مثل هذه الاحتمالات.
على الرغم من أن هذه الإستراتيجية قد تجعل محافظ Bitcoin عرضة للهجمات المستقبلية، إلا أن تنفيذ مثل هذه التغييرات أسهل ظاهريًا من تقديم خوارزمية تشفير جديدة. تستخدم Bitcoin حاليًا خوارزمية التوقيع الرقمي ذات المنحنى البيضاوي (ECDSA)، وهي منهجية تشفير تتميز بخوارزميات توقيع وتحقق منفصلة تستخدم المفتاح الخاص للمستخدم والمفتاح العام والتوقيع لضمان إمكانية إنفاق الأموال من خلاله فقط.
ومع ذلك، تتطلب سلاسل الكتل العامة إجماعًا بين المستخدمين المهمين لمعاقبة أي تعديلات على بروتوكولاتهم، مما يعني أنه حتى إجراء تغييرات على بروتوكول Bitcoinقد يتطلب وقتًا أطول مما كان متوقعًا. وإدراكًا لضرورة البرمجيات المقاومة للكم وحلول التشفير، تسعى العديد من المشاريع في مجال العملات المشفرة إلى تحقيق هذا الهدفdent.
من المرجح أن يستلزم مستقبل Bitcoin، في عصر تغلغلت فيه الحوسبة الكمومية في الاتجاه السائد، الانتقال إلى نظام دفتر أستاذ أكثر تقدمًا ومقاومًا للكم، وكل ذلك يتم تنسيقه بواسطة خوارزمية تشفير رائدة.
هل الحوسبة الكمومية تعني نهاية العملة المشفرة؟
من المحتم أن تحدث أجهزة الكمبيوتر الكمومية ثورة في مختلف القطاعات من خلال المساعدة في المحاكاة الجزيئية، وتعزيز تطوير المواد الموفرة للطاقة والأدوية الأكثر فعالية، وتعزيز المحفزات، وبالتالي من المحتمل أن تعود بالنفع على العديد من الصناعات التحويلية.
على الرغم من أن الدافع الأساسي وراء أجهزة الكمبيوتر الكمومية هو حل المشاكل الأكثر إرباكًا في العالم، إلا أنه يمكن الاستفادة من هذه الآلات لإطلاق العنان للفوضى على سلاسل الكتل العامة وشبكات العملات المشفرة من قبل كيانات ضارة.
إن معالجة مسألة طول عمر blockchain في مواجهة الحوسبة الكمومية يستلزم تطور التكنولوجيا إلى نظام دفتر أستاذ مقاوم للكم خلال العقد القادم. يعد هذا التطور ضروريًا بشكل رئيسي لأن أجهزة الكمبيوتر الكمومية قد تجمع ما يكفي من القوة لمهاجمة العملات المشفرة خلال السنوات العشر إلى الخمس عشرة القادمة.
يكمن أحد الحلول الممكنة في تضخيم أحجام المفاتيح، على الرغم من أن جدوى مضاعفة أرقام المفاتيح بشكل دائم كإجراء مضاد ضد تقوية أجهزة الكمبيوتر الكمومية بشكل دائم لم يتم التأكد منها بعد.
إن نظريات التشفير المبتكرة، مثل التشفير القائم على الشبكة - حيث يتم دمج الضجيجmaticفي التشفير لإرباك الكمبيوتر الكمي - والخوارزميات المقاومة للكم، والتي تقوم على مسائلmatic، تظهر كمسارات محتملة للمضي قدمًا.
تم تصميم المنهجية الأخيرة بطريقة تعيق كلاً من أجهزة الكمبيوتر classicوالكمية، وبالتالي الحفاظ على أهميتها وأمنها في كلا المجالين الحسابيين. وبغض النظر عما إذا كانت العملات المشفرة تشتمل على شبكات منظمة أو خوارزميات قائمة على التجزئة، فإن العامل المحوري سوف يفوق دائمًا قدرات أجهزة الكمبيوتر الكمومية.
لذلك، في حين أن الحوسبة الكمومية لا تشكل حاليًا تهديدًا مباشرًا للعملات المشفرة بشكلها الحالي، إلا أنه سيكون من الضروري بذل جهد موحد للدخول في مجموعة من التعديلات التي من شأنها حماية هياكل الإدارة اللامركزية ضد المخاطر التي تلوح في الأفق من أجهزة الكمبيوتر العملاقة الكمومية.
هل ستؤدي أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى تعطيل تعدين إثبات العمل (PoW)؟
تعتمد العديد من العملات المشفرة السائدة، بما في ذلك Bitcoin ، على تعدين إثبات العمل (PoW) لتعزيز أمان بروتوكولات blockchain الأساسية الخاصة بها. يستلزم نهج إثبات العمل (PoW) أن ينخرط المشاركون في الشبكة، الذين يطلق عليهم عمال المناجم، في سعي تنافسي ليكونوا أول من يحل الألغازmaticالمعقدة، وبالتالي التحقق من صحة المعاملات الجديدة على blockchain. تُمنح العملة المشفرة - التي يشار إليها باسم مكافآت الكتلة - للفائز في هذه المسابقة الحسابية.
وفي الوقت المناسب، يمكن للكمبيوتر الكمي تسريع حل ألغاز التعدين بشكل كبير مقارنة بأجهزة التعدين المعاصرة، مما يمكّن أولئك الذين يمتلكون قدرات الحوسبة الكمومية من تجميع مكافآت التعدين بشكل كبير. علاوة على ذلك، فإنه يسمح لهم بالسيطرة المحتملة على عملية التحقق من المعاملات من خلال الاستيلاء على جزء مهيمن من القوة الحسابية للشبكة، وهو السيناريو الذي تم التعرف عليه على أنه هجوم بنسبة 51٪.
في حين يفترض بعض الباحثين أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية قد لا تنفذ هجومًا بنسبة 51٪ على Bitcoin حتى عام 2028 على الأقل، تشير الأدلة الناشئة إلى أن مثل هذا الحدث قد يحدث في وقت سابق.
الخاتمة
يكشف تقاطع الحوسبة الكمومية وتكنولوجيا blockchain عن ساحة معركة جديدة في مجال الأمن السيبراني والأصول الرقمية. تجسد أجهزة الكمبيوتر الكمومية، ببراعتهاdentالعميقة، حليفًا غير مسبوق وخصمًا محتملاً لتقنيات سلسلة الكتل والعملات المشفرة. وفي حين أن لديهم القدرة على حل بعض المشاكل الأكثر تعقيدا في مختلف المجالات، فإن قدرتهم على اختراق أنظمة التشفير الآمنة حاليا لا يمكن إنكارها.
وبالتالي، فإن بقاء blockchain والعملات المشفرة في مستقبل يهيمن عليه الكم يتوقف على التطور الاستباقي لخوارزميات التشفير وتأمين الآليات التي تتمتع بالمرونة في مواجهة القدرات الهائلة للآلات الكمومية. يتطلب العقد القادم مسعى جماعيًا جادًا من المطورين وأخصائيي التشفير وأصحاب المصلحة في الصناعة لابتكار الأصول الرقمية اللامركزية وتكييفها وحمايتها ضد التهديدات الكمومية الناشئة، مما يضمن استمرارية وأمن العملات المشفرة وتقنيات blockchain في مستقبل متشابك مع الحوسبة الكمومية. .
