کامپیوترهای کوانتومی: آیا مکانیسم رمزگذاری بلاک چین‌ها شکسته خواهد شد؟

هر روز به واقعیتی نزدیک می‌شویم که شاید بشریت برای آن آماده نباشد: انقلاب کامپیوترهای کوانتومی. در واقع، این فناوری که برای بیشتر افراد به دلیل پیچیدگی‌های فوق‌العاده‌اش در هاله‌ای از ابهام قرار دارد، برخی از محققان را متقاعد کرده است که اساساً روش محاسبه ما را تغییر می‌دهد و حتی به ما کمک می‌کند با سرعتی بیشتر از نور در فضا حرکت و حیات فرازمینی پیدا کنیم.

با این حال، روی زمین، ممکن است با پیامد ناخواسته شکستن قوی‌ترین مکانیسم‌های رمزگذاری ما و در نتیجه، بلاک چین‌ها و ارزهای دیجیتال که در حال حاضر به عنوان «غیر قابل شکست» معرفی می‌شوند، روبرو شویم. در ادامه درک ساده‌ای از چیستی کامپیوترهای کوانتومی، چگونگی شکستن رمزگذاری بلاک چین و آنچه برای جلوگیری از این اتفاق انجام می‌شود، به دست خواهیم آورد.

برای درک اینکه چرا کامپیوتر کوانتومی می‌تواند قدرتمند و خطرناک باشد، ابتدا مهم است که معنی این واژه را درک کنیم. تابه‌حال، ما از روش‌های محاسباتی کلاسیک استفاده می‌کردیم که با درک فعلی ما از فیزیک مطابقت دارد. ما از بیت‌ها (Bits)، کوچک‌ترین واحد داده در محاسبات استفاده می‌کنیم که می‌تواند روی دو حالت تنظیم شود: 0 یا 1. با دستکاری تعداد زیادی بیت از طریق الکتریسیته، می‌توانیم کامپیوترها و پردازنده‌های مدرنی بسازیم که قادر به کارهای باورنکردنی هستند.

از سوی دیگر، کامپیوترهای کوانتومی بر دنیای ضد شهودی و هنوز کاملاً درک نشده فیزیک کوانتومی متکی است. از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها (Qubits) به عنوان واحد محاسباتی خود استفاده می‌کند. کیوبیت‌ها قادر به پدیده‌ای هستند که به عنوان «برهم نهی» (Superposition) شناخته می‌شود – به جای 0 یا 1 بودن، می‌توانند در هر دو حالت به طور همزمان باشند.

با این حال، کیوبیت‌ها اگر تحت تأثیر عوامل محیطی مانند دمای بالا و تشعشعات الکترومغناطیسی قرار گیرند، در معرض فروپاشی اطلاعات قرار می‌گیرند، بنابراین مراکز عظیمی برای خنک کردن پردازنده‌های کوانتومی و ایزوله نگه داشتن آنها لازم است؛ بنابراین، این دلیلی است که ما هنوز هیچ کامپیوتر کوانتومی خانگی را نمی‌بینیم.

به دلیل خاصیت برهم نهی، کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند برخی از شاهکارهای محاسباتی را به طور قابل توجهی سریع‌تر از همتایان کلاسیک خود انجام دهند. برخی از مثال‌ها عبارتند از بهینه‌سازی ترافیک، مدل‌سازی مالی احتمالی و مدل‌سازی هوش مصنوعی. مهم‌تر از همه برای رمزنگاری، محاسبات کوانتومی می‌تواند مشکل گرفتن یک عدد بزرگ و فاکتورگیری آن را در دو عدد اول آن حل کند.

رایانه‌های کلاسیک در این کار بسیار کند عمل می‌کنند، به همین دلیل است که اساس بسیاری از طرح‌های رمزنگاری مدرن ما است، از جمله بسیاری از مواردی که توسط بلاک چین‌هایی مانند اتریوم و مونرو استفاده می‌شوند، که می‌تواند منجر به سرقت کوین‌ها و افشای تراکنش‌های خصوصی شود. علاوه بر این، کامپیوتر کوانتومی می‌تواند برای استخراج ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین به طور تصاعدی سریع‌تر از ماینرهای مبتنی بر ASIC فعلی ما استفاده شود، که می‌تواند باعث بی‌ثباتی شبکه، متمرکز شدن و احتمال حمله ۵۱ درصدی شود.

خوشبختانه، ما حداقل یک دهه از تکامل محاسبات کوانتومی تا نقطه تبدیل شدن به یک تهدید فاصله داریم. یک کامپیوتر به اندازه کافی قوی برای انجام این وظایف به صدها میلیون کیوبیت نیاز دارد، در حالی که کامپیوترهای فعلی فقط صدها بیت دارند. با توجه به این مزیت زمانی، بیشتر، اما نه همه، بلاک چین‌ها و ارزهای دیجیتال قادر خواهند بود خود را تطبیق دهند و از بروز هرگونه آسیب واقعی جلوگیری کنند.

برای کاهش خطر حملات 51 درصدی ماینینگ و هک کیف پول، بلاک چین‌ها می‌توانند به یک طرح رمزنگاری مقاوم در برابر محاسبات کوانتومی ارتقا یابند که برخی از آنها پیش از این ایجاد شده‌اند.

مونرو، بلاک چین حریم خصوصی که تراکنش‌های کاربران را کاملاً پنهان می‌کند، می‌تواند با کامپیوترهای کوانتومی حریم خصوصی آن‌ها را از بین ببرد. از آنجایی که داده‌های رمزگذاری شده در بلاک چین منتشر شده‌اند، نمی‌توان آن‌ها را به صورت ماسبق رمزگذاری کرد و رایانه‌های کوانتومی می‌توانند اطلاعات تراکنش را آشکار کنند. به عنوان یک اقدام متقابل، کاربران می‌توانند وجوه حاصل از یک تراکنش مورد سوءاستفاده را پس از اجرای اقدامات مقاومت کوانتومی به یک حساب جدید ارسال کنند که می‌تواند حریم خصوصی آنها را بازگرداند.

با این حال، اگر آنها تاکنون وجوهی را به یک صرافی یا آدرس مرتبط با آنها ارسال کنند، کل تاریخچه تراکنش پیش کوانتومی آنها می‌تواند با هم جمع شود.

ممکن است چند استثنا برای این قانون وجود داشته باشد، یکی از آنها ZK-STARKS است. این نوع اثبات رمزنگاری با دانش صفر از نظر تئوری در برابر کوانتوم مقاوم است.  StarkWare – که شرکت پشتیبان رول‌آپ دانش صفر استارک نت با هدف مقیاس‌پذیر کردن اتریوم است – این فناوری را ایجاد کرده و از این شواهد برای تضمین اجرای تراکنش‌های خارج از زنجیره استفاده می‌کند.

در حالی که کامپیوتر کوانتومی می‌تواند ترسناک و گیج‌کننده به نظر برسد، واقعیت این است که خطرات آن را می‌توان با آماده‌سازی و برنامه‌ریزی کاهش داد. در حالی که برخی از داده‌های رمزگذاری شده در معرض خطر قرار می‌گیرند، بلاک‌چین‌ها می‌توانند اقدامات احتیاطی را برای جلوگیری از آسیب‌پذیرشدن خود در برابر هک‌ها یا سوءاستفاده‌ها انجام دهند. امید است که کوانتوم همان انقلاب اطلاعاتی را که به لطف کامپیوترهای کلاسیک داشتیم ایجاد کند و دنیا را به سمت بهتر شدن تغییر دهد.