Auch wenn die Blockchain-Technologie als neuartige Innovation gilt, stehen digitale Vermögenswerte – wie Kryptowährungen und Non-Fungible Tokens (NFTs) – sowie das gesamte darauf basierende Ökosystem dezentraler Anwendungen (DApps) vor den Herausforderungen des Quantencomputings. Dieses entwickelt sich rasant und nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik, um Computer zu entwickeln, die Probleme lösen können, die für classicKI oder Binärcomputer als zu komplex gelten.
Quantencomputer, die als kommendes Zeitalter des Rechnens vermarktet werden und Supercomputer ( classicKI-Computer mit deutlich höherer Leistung als herkömmliche Computer) übertreffen sollen, bergen aufgrund ihrer Rechenleistung das Potenzial, bestehende Sicherheitsstandards infrage zu stellen. Ihre Fähigkeit, hochkomplexe Probleme zu lösen, könnte zudem die weit verbreitete Annahme der Unveränderlichkeit der Blockchain-Technologie gefährden.
Quantencomputing, das das Potenzial besitzt, digitale Sicherheitsprotokolle zu destabilisieren, könnte böswilligen Akteuren bei der Orchestrierung von Angriffen auf Kryptowährungen und verschiedene Blockchain-Anwendungen helfen, obwohl sich die Technologie noch in ihren ersten Entwicklungsphasen befindet.
Daher ist es unerlässlich zu verstehen, was Quantencomputer so leistungsstark macht und wie sie Blockchain-basierte Anwendungen zukünftig gefährden könnten. Da das globale Krypto-Ökosystem kurz vor der breiten Akzeptanz steht, müssen Entwickler und Unternehmer Neuland im Bereich kryptografischer Algorithmen betreten und Innovationen entwickeln, um die von Quantencomputern ausgehenden Bedrohungen zu minimieren.
Die Funktionsprinzipien eines Quantencomputers
Der Hauptunterschied zwischen Quantencomputern und ihren classicKI- oder Binär-Pendants liegt in ihrem Ansatz zur Darstellung von Zahlen in komplexen Berechnungen mithilfe von Zuständen. ClassicKI-Computer verwenden Bits, um Informationen binär (0 oder 1) zu kodieren, während Quantencomputer Quantenbits oder „Qubits“ nutzen und Eigenschaften wie Quantenüberlagerung und Verschränkung ausnutzen, um mehrere Zustände gleichzeitig darzustellen.
Betrachten wir das einfache Beispiel der Darstellung einer Zahl zwischen 0 und 255. ClassicComputer benötigen acht Bits, um eine beliebige Zahl in diesem Bereich darzustellen. Ein Quantencomputer hingegen kann alle 256 Zahlen gleichzeitig mit nur acht Qubits darstellen.
Diese Eigenschaft ermöglicht es Quantencomputern, zahlreiche Kombinationen zu berücksichtigen und komplexe Berechnungen mit einer Geschwindigkeit durchzuführen, die selbst die Leistungsfähigkeit modernster Supercomputer weit übertrifft. Da Quantencomputer supraleitende Elemente nutzen, die bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt einen extrem niedrigen Widerstand gegen dentron aufweisen, reagieren sie naturgemäß empfindlich auf Wärme, elektromagnetische Wellen und sogar Luftkontakt, was in suboptimalen Umgebungen zu Rechenverlusten führt.
Daher dürfte sich das kommende Zeitalter des Computers irgendwo zwischen den Fähigkeiten heutiger classicKI-Computer und den fortschrittlichen Quantencomputern einordnen, sofern keine bedeutenden Fortschritte bei der Entwicklung von Quantencomputern erzielt werden, die für den alltäglichen Gebrauch geeignet sind.
IBM hat sein Quantum System One entwickelt, ein integriertes Quantencomputersystem mit einem 127-Qubit-Prozessor. Angesichts der rasanten Fortschritte im Bereich des Quantencomputings ist die Realisierung eines 1.000-Qubit-Quantencomputers jedoch durchaus im Bereich des Möglichen.
IBM rechnet damit, bis 2023 einen Quantencomputerprozessor mit 1.121 Qubits vorzustellen, der Anwendungen im industriellen Maßstab ermöglichen und eine Rechenkapazität bieten soll, die die des leistungsstärksten Supercomputers der Welt bei Weitem übertrifft.
Ist Kryptowährung anfällig für Angriffe durch Quantencomputer?
In Erwartung des Markteintritts reiner Quantencomputer dürfte die bevorstehende Welle des Rechnens von quantenverstärkten Supercomputern angeführt werden, die classicKI- und Quanten-Workflows miteinander verbinden.
Solche Geräte könnten über eine Rechenleistung von 50 bis 1.000 Qubits verfügen, insbesondere im Hinblick auf die Vorstellung des 433-Qubit-Prozessors IBM Quantum Osprey am 9. November 2022, die weniger als ein Jahr nach dem Debüt des 127-Qubit-Prozessors Eagle erfolgte.
Angesichts der beträchtlichen Leistungsfähigkeit heutiger Quantencomputer und ihrer begrenzten Verfügbarkeit lässt sich leicht schlussfolgern, dass noch genügend Zeit bleibt, bevor Quantencomputer eine greifbare Bedrohung für Kryptowährungen darstellen.
Trotz des enormen Potenzials bleibt die Erzielung eines Quantenvorteils schwer zu erreichen, solange keine fortschrittlichen Techniken zur Fehlerunterdrückung entwickelt und die Rechengeschwindigkeit nicht ohne begleitende Probleme gesteigert wird.
Selbst wenn Quantencomputer die Kryptografie von Kryptowährungen überwinden könnten, wäre einetronRechenleistung erforderlich, um einen Speicherangriff durchzuführen, bei dem Wallet-Adressen mit einem öffentlichen Schlüssel angegriffen werden, um die darin enthaltenen Gelder zu stehlen. Für eine Blockchain wie das Ethereum Netzwerk wären für einen solchen Speicherangriff mehr als 10 Millionen Qubits Rechenleistung notwendig.
Bei einem Transitangriff, bei dem ein Angreifer mithilfe enormer Quantencomputerleistung die Kontrolle über Transaktionen innerhalb der Blockzeit übernimmt, ist das Ausmaß deutlich größer, da alle Knoten betroffen sind. Da der Angriff jedoch vor dem Hinzufügen eines neuen Blocks zum Blockchain-Netzwerk erfolgen muss, haben Angreifer bei Bitcoin nur wenige Minuten und bei Ethereum nur wenige Sekunden Zeit, um einen Transitangriff durchzuführen.
Da für die erfolgreiche Durchführung eines solchen Angriffs Milliarden von Qubits Quantenrechenleistung erforderlich sind, haben Blockchain-Entwickler ausreichend Zeit, neue kryptografische Signaturalgorithmen zu entwickeln und zu implementieren, die gegen Quantenangriffe immun sind.
Ist Bitcoin durch Quantencomputerdiebstahl gefährdet?
Um die Verschlüsselung von Bitcoin zu knacken, wäre ein immenser Einsatz von Quantencomputerleistung erforderlich, der vollständig von einer einzigen Instanz koordiniert wird, die den Diebstahl orchestriert.
Forscher der Universität Sussex weisen darauf hin, dass ein Quantencomputer mit 1,9 Milliarden Qubits Rechenleistung erforderlich wäre, um innerhalb von zehn Minuten in das Bitcoin -Netzwerk einzudringen. Dies impliziert, dass Hacker Millionen von Quantencomputern mobilisieren müssten – ein Szenario, das in naher Zukunft unwahrscheinlich erscheint.
Bei reduzierter Rechenleistung würde sich die benötigte Zeit für einen Angriff exponentiell verlängern, wodurch ausreichend Zeit bliebe, die betroffenen Knoten zu deaktivieren und das Netzwerk wiederherzustellen. Ein Speicherangriff erscheint zwar wahrscheinlicher, doch Kryptowährungen, einschließlich Bitcoin, werden zwangsläufig Anpassungen am zugrundeliegenden Blockchain-Protokoll vornehmen müssen, um solchen Szenarien entgegenzuwirken.
Obwohl diese Strategie Bitcoin -Wallets möglicherweise weiterhin anfällig für zukünftige Angriffe macht, sind solche Änderungen offensichtlich einfacher umzusetzen als die Einführung eines neuen kryptografischen Algorithmus. Bitcoin verwendet derzeit den Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA), ein kryptografisches Verfahren mit separaten Signatur- und Verifizierungsalgorithmen, die den privaten Schlüssel, den öffentlichen Schlüssel und die Signatur eines Nutzers nutzen, um sicherzustellen, dass die Gelder ausschließlich von diesem ausgegeben werden können.
Dennoch benötigen öffentliche Blockchains für jede Protokolländerung einen Konsens unter den relevanten Nutzern. Das bedeutet, dass selbst Änderungen am Bitcoin-Protokoll mehr Zeit in Anspruch nehmen können als erwartet. Zahlreiche Projekte im Kryptowährungsbereich erkennen die Notwendigkeit quantenresistenter Software und kryptografischer Lösungen an und verfolgen dieses Ziel daher mit großemdent.
Die Zukunft von Bitcoinin einer Ära, in der Quantencomputing den Mainstream durchdrungen hat, wird wahrscheinlich den Übergang zu einem fortschrittlicheren, quantenresistenten Ledger-System erfordern, das alles von einem bahnbrechenden kryptografischen Algorithmus gesteuert wird.
Bedeutet Quantencomputing das Ende für Kryptowährungen?
Quantencomputer werden verschiedene Sektoren revolutionieren, indem sie bei Molekülsimulationen helfen, die Entwicklung energieeffizienterer Materialien und wirksamerer Medikamente fördern und Katalysatoren verbessern, wodurch potenziell zahlreiche Fertigungsindustrien profitieren.
Obwohl die grundlegende Motivation hinter Quantencomputern in der Lösung der komplexesten Probleme der Welt liegt, könnten diese Maschinen von böswilligen Akteuren dazu missbraucht werden, Chaos auf öffentlichen Blockchains und Kryptowährungsnetzwerken zu stiften.
Die Frage nach der Langlebigkeit der Blockchain angesichts des Quantencomputings erfordert die Weiterentwicklung der Technologie zu einem quantenresistenten Ledger-System innerhalb des kommenden Jahrzehnts. Diese Entwicklung ist unerlässlich, da Quantencomputer innerhalb der nächsten 10–15 Jahre möglicherweise genügend Rechenleistung erlangen, um Kryptowährungen anzugreifen.
Eine mögliche Lösung besteht in der Vergrößerung der Schlüssellängen, wobei die Machbarkeit einer ständigen Verdopplung der Schlüsselanzahl als Gegenmaßnahme gegen die ständige Leistungssteigerung von Quantencomputern noch nicht geklärt ist.
Innovative kryptographische Theorien, wie die gitterbasierte Kryptographie – bei dermaticRauschen in die Verschlüsselung integriert wird, um einen Quantencomputer zu verwirren – und quantenresistente Algorithmen, die aufmaticProblemen basieren, erweisen sich als mögliche Wege in die Zukunft.
Die letztgenannte Methodik ist so konzipiert, dass sie sowohl classicKI als auch Quantencomputer überfordert und dadurch ihre Relevanz und Sicherheit in beiden Rechenbereichen gewährleistet. Unabhängig davon, ob Kryptowährungen strukturierte Gitter oder Hash-basierte Algorithmen verwenden, wird der entscheidende Faktor darin bestehen, die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern kontinuierlich zu übertreffen.
Obwohl Quantencomputer derzeit keine direkte Bedrohung für Kryptowährungen in ihrer bestehenden Form darstellen, ist eine einheitliche Anstrengung erforderlich, um eine Reihe von Modifikationen einzuleiten, die dezentrale Governance-Strukturen vor der drohenden Gefahr von Quanten-Supercomputern schützen.
Werden Quantencomputer das PoW-Mining revolutionieren?
Zahlreiche gängige Kryptowährungen, darunter Bitcoin , nutzen das Proof-of-Work-Verfahren (PoW), um die Sicherheit ihrer Blockchain-Protokolle zu gewährleisten. Beim PoW-Verfahren konkurrieren die Netzwerkteilnehmer, sogenannte Miner, darum, komplexematicProbleme als Erste zu lösen und so neue Transaktionen in der Blockchain zu validieren. Der Gewinner dieses Rechenwettbewerbs erhält die sogenannte Blockbelohnung.
Zukünftig könnte ein Quantencomputer die Lösung von Mining-Aufgaben im Vergleich zu heutigen Mining-Systemen exponentiell beschleunigen und es Nutzern mit Quantencomputerkapazitäten ermöglichen, erhebliche Mining-Belohnungen zu generieren. Darüber hinaus erlaubt er ihnen potenziell, den Transaktionsverifizierungsprozess zu dominieren, indem sie einen Großteil der Rechenleistung des Netzwerks für sich nutzen – ein Szenario, das als 51%-Angriff bekannt ist.
Während einige Forscher davon ausgehen, dass Quantencomputer einen 51%-Angriff auf Bitcoin frühestens im Jahr 2028 durchführen können, deuten neue Erkenntnisse darauf hin, dass ein solches Ereignis auch früher eintreten könnte.
Abschluss
Die Schnittstelle zwischen Quantencomputing und Blockchain-Technologie eröffnet ein neues Schlachtfeld im Bereich der Cybersicherheit und digitaler Vermögenswerte. Quantencomputer mit ihrer immensen Rechenleistung stellen sowohl einen beispiellosendentals auch einen potenziellen Gegner für Blockchain-Technologien und Kryptowährungen dar. Obwohl sie das Potenzial besitzen, einige der komplexesten Probleme in verschiedenen Bereichen zu lösen, ist ihre Fähigkeit, derzeit sichere kryptografische Systeme zu kompromittieren, unbestreitbar.
Folglich hängt das Überleben von Blockchain und Kryptowährungen in einer von Quantencomputern geprägten Zukunft von der proaktiven Weiterentwicklung kryptografischer Algorithmen und Sicherheitsmechanismen ab, die den enormen Fähigkeiten von Quantencomputern standhalten. Das kommende Jahrzehnt erfordert ein gemeinsames, engagiertes Bemühen von Entwicklern, Kryptographen und Branchenakteuren, dezentrale digitale Vermögenswerte gegen neuartige Quantenbedrohungen zu innovieren, anzupassen und zu schützen. Nur so können die nachhaltige Lebensfähigkeit und Sicherheit von Kryptowährungen und Blockchain-Technologien in einer Zukunft, die eng mit Quantencomputing verknüpft ist, gewährleistet werden.
