Криптовалюта проти квантових обчислень

Ключові висновки:

Квантові обчислення здатні одночасно обробляти кілька можливостей, що створює підвищену потужність процесора для вирішення більш складних завдань.
Вони загрожують порушити криптографічні алгоритми, які забезпечують безпеку криптовалют, розкриваючи приватні ключі, за допомогою яких отримують доступ до коштів, що зберігаються в криптогаманцях.
Квантові обчислення становлять загрозу для блокчейну, оскільки механізми консенсусу можуть бути легко зламані, а смарт-контракти – скомпрометовані.
Квантові комп’ютери можуть стати доступними до 2030 року, але криптовалюти, стійкі до їх загроз, вже починають розроблятися.

Квантові обчислення стоять на порозі революції у технологіях. Стрибок у обчислювальній потужності є справді надзвичайним. Наприклад, Google оцінює, що їх недавні квантові досягнення є в 241 мільйон разів потужнішими за попередні моделі і здатні миттєво виконувати завдання, які зазвичай займали б 47 років.

Повний вплив квантових обчислень на криптовалюту викликає неабияке занепокоєння в індустрії. Як тільки квантові обчислення будуть повністю розвинуті, вони зможуть зламати криптографію, яка захищає цифрові валюти, за лічені хвилини. Якщо ви володієте криптовалютою, читайте далі, щоб дізнатися про загрозу квантових обчислень для криптовалют, майбутнє криптовалюти та квантових технологій, а також про те, як ви можете захистити себе.

Що таке квантові обчислення?

Уявіть комп’ютер, який блискавично швидкий і надзвичайно розумний у обробці інформації. Для роботи він використовує біти, які виконують роль крихітних перемикачів, встановлених на значення 0 або 1, щоб обробляти інформацію. Квантові обчислення є покращеною версією цього завдяки використанню спеціальних бітів, які називаються кубітами.

На відміну від звичайних бітів, кубіти здатні бути одночасно у станах 0 та 1 завдяки феномену, що називається суперпозицією. Це схоже на підкидання монетки: вона “і орел, і решка”, поки ви не зупините її.

Кубіти також можуть бути пов’язані між собою через заплутаність. Це явище, коли стан одного кубіта миттєво впливає на інший, незалежно від відстані між ними. Це як мати двоє чарівних гральних кубиків: коли ви їх кидаєте, завжди випадає однакове число, навіть якщо один знаходиться на Землі, а інший — на Марсі.

Суперпозиція та заплутаність є складними концепціями для розуміння, але вони є величезним кроком вперед у технології обчислень. Вони дають кубітам здатність одночасно обробляти декілька можливостей, щоб вирішувати задачі набагато швидше. Для криптографії, яка кодує інформацію, що стоїть за криптовалютою, це революція.

Квантові обчислення схожі на ключ до необмеженої обчислювальної потужності, але вони можуть становити катастрофічну загрозу для криптовалюти. Тож далі ми розглянемо безпеку криптовалюти та взаємодію з квантовими обчисленнями.

Чи знали ви? Концепція квантових комп’ютерів була запропонована Річардом Фейнманом у 1982 році, задовго до того, як Пітер Шор у 1994 показав, як вони можуть бути використані для злому шифрування. Це старший концепт, ніж криптовалюти.

Як квантові обчислення загрожують криптовалютам

Можливості квантових обчислень дозволяють комп’ютерам виконувати завдання, які раніше були неможливими або займали б надто багато часу. Цей крок вперед у обчислювальній потужності міг би зламати криптографію, що забезпечує безпеку криптовалют. Звичайні комп’ютери не мають достатньої обчислювальної потужності для злому алгоритмів криптографії, але квантові обчислення можуть це зробити миттєво.

Криптовалюти покладаються на публічні та приватні ключі для транзакцій у блокчейнах. На сьогодні практично неможливо визначити приватний ключ за його публічним ключем. Однак квантові обчислення можуть поставити це під загрозу через їх здатність вирішувати задачі дискретного логарифма та факторизації цілих чисел.

Якщо це шифрування стане можливим для розкриття, це дасть змогу отримати доступ до приватних ключів і дозволить тим, хто має доступ до квантових обчислень, отримати доступ до криптогаманців і викрадати кошти. Фактично, це може зробити всю індустрію безцінною.

І якщо цього недостатньо, під загрозою опиняється сама структура блокчейну, що змушує глибше зануритися в битву блокчейну проти квантових обчислень.

Вплив квантових обчислень на блокчейн-технології

Блокчейн-технологія є величезним проривом у сфері мережевої безпеки завдяки розподіленим реєстрам. Блокчейни покладаються на потужність багатьох (сотень або тисяч) комп’ютерів. У них немає єдиної точки відмови, і для атаки необхідно отримати контроль над 51% обчислювальної потужності мережі.

На найбільших блокчейнах, таких як Bitcoin, це практично неможливе завдання, якщо тільки не використовувати квантовий комп’ютер, щоб підірвати безпеку та взяти під контроль блоки і транзакційну історію.

Окрім цього, під загрозу потрапляє і розподіл мережевої потужності. Виникає також проблема боротьби квантових обчислень із майнінгом криптовалют. Квантові комп’ютери можуть легше вирішувати механізми консенсусу, наприклад “доказ виконаної роботи” (proof-of-work, PoW), які використовуються для верифікації та майнінгу нових блоків блокчейну. І фінальний удар: безпека смарт-контрактів може також бути скомпрометована.

Криптографічні виклики: квантові обчислення проти блокчейну

Однак, квантові обчислення не обов’язково завершать існування блокчейн-технології. Геш-функції, які використовуються в блокчейні для шифрування, забезпечення цілісності даних і безпеки, мають більшу стійкість до квантових обчислювальних загроз.

Геш-функції використовують математичні алгоритми для перетворення набраних знаків у фіксоване число символів. Це схоже на змішування даних, наприклад, паролів, у блендері, щоб отримати унікальний вихідний результат — геш.

Це вважається стійким до квантових обчислювальних загроз, оскільки геш-функція не використовує ті ж математичні задачі, які квантові обчислення можуть зламати, наприклад факторизація простих чисел. Проте є теорії, що алгоритм Гровера може загрожувати геш-функціям.

Чи знали ви? IBM розробив квантово-стійкі криптографічні алгоритми, такі як ML-KEM, ML-DSA та SLH-DSA, щоб допомогти кібербезпеці захиститися від впливу квантових обчислень.

Квантово-стійкі криптовалюти: що це таке?

Технології завжди розвиваються. Хоча квантові обчислення загрожують традиційним криптовалютам, таким як Bitcoin і Ether, нові валюти вже розробляються з обіцянками бути стійкими до квантової загрози.

Найвідоміший проєкт — Quantum Resistant Ledger (QRL), повнофункціональний протокол блокчейну, стійкий до квантових обчислень. Він використовує спеціальний цифровий підпис під назвою “Розширена схема підпису Меркла” (eXtended Merkle Signature Scheme, XMSS). Це подібно до одноразового замка, який квантовим комп’ютерам важко зламати. Кожен підпис XMSS можна використовувати лише один раз, тому щоразу, коли виконуються транзакції, створюється новий підпис (замок). Це ускладнює навіть квантовим обчисленням можливість зламати його.

Чи знали ви? Кубіти квантових комп’ютерів дуже чутливі до впливу навколишнього середовища, і навіть незначні зміни можуть призводити до втрати їх квантових властивостей — це виклик, з яким індустрія ще бореться.

Як захистити свої криптовалюти від квантової загрози

Квантові обчислення дійсно звучать страшно, тому що ж ви можете зробити, щоб захистити свій криптовалютний портфель?

Змінити блокчейн: Перехід на квантово-стійку криптовалюту, якщо вона буде доступна, є найкращим захистом від квантової загрози. Це також може стати гарною інвестиційною стратегією, щоб випередити можливі тенденції ринку.
Мультіпідписні гаманці: Мультіпідписні гаманці забезпечують додатковий рівень безпеки, оскільки для доступу до криптовалюти потрібно розкрити кілька зашифрованих ключів.
Холодне зберігання: Використання стратегій холодного зберігання зменшує вразливості, тримаючи вашу криптовалюту офлайн.
Регулярні оновлення: Завжди слідкуйте за оновленнями програмного забезпечення гаманців, які регулярно вдосконалюються для покращення безпеки.
Квантово-стійкі гаманці: Розробляються довгострокові квантово-стійкі рішення для зберігання, такі як Anchor Wallet, які можуть запобігти використанню квантових обчислень для злому криптовалют.

Майбутнє криптовалют у квантовому світі

Оригінальні криптовалюти можуть опинитися під загрозою, якщо не адаптують своє шифрування. Наприклад, квантові обчислення та Bitcoin можуть стати великою проблемою: деякі оцінки передбачають, що Bitcoin може бути зламаний квантовим комп’ютером за 30 хвилин — лякаюча думка для криптовалюти вартістю понад 1 трильйон доларів. Подібні ризики передбачаються і для Ethereum у майбутньому світі квантових обчислень.

Гонка за розробкою квантово-стійких блокчейнів

Неясно, який саме вплив квантові обчислення матимуть на криптовалюти, але загрози для криптовалют не варто недооцінювати. Наразі квантові обчислення ще перебувають у стадії розробки, і оцінки доступності цієї технології коливаються між 2030 і 2050 роками. Тож є час для того, щоб криптовалюта змогла адаптуватися і залишитися безпечною.

Однак індустрія не спить, спостерігається підвищення інвестицій у розробку квантово-стійкої технології та досліджень з питань квантових обчислень у криптовалютній сфері. Варто пам’ятати, що ця загроза стосується всієї області кібербезпеки, включаючи банки та уряди, які покладаються на традиційні методи шифрування.

Отже, розпочато перегони між квантовими обчисленнями та децентралізованими фінансами (DeFi) і традиційними фінансами.

Автор: Марсель Дір