Каково влияние квантовых вычислений на блокчейн и криптовалюту?

Суперкомпьютеры не так сильны, как вы думаете, и могут потерпеть неудачу при моделировании сложных криптографических задач, химических реакций, природных систем и т. д. Квантовые компьютеры могут решить эти проблемы, несмотря на их сложность.

Однако квантовые вычисления также могут нанести ущерб современным стандартам криптографии из-за их огромной скорости. Технология блокчейн может решить эти проблемы, изменив свою текущую реализацию, чтобы свести на нет такое влияние.

Квантовые компьютеры продемонстрировали, что они могут решать самые передовые математические алгоритмы, используемые в криптографии, основе технологии блокчейн и криптовалют. Это вызвало широкое беспокойство по поводу неэффективности/упадка криптографии и Биткойна.

В этой статье подробно обсуждаются эти аспекты, чтобы представить сбалансированное представление о последствиях, которые квантовые вычисления могут иметь, как положительные, так и отрицательные, для технологии блокчейн и криптовалют. Прежде чем углубиться в это, вот краткий обзор квантовых вычислений.

Что такое квантовые вычисления?

Квантовые вычисления использует сложные законы квантовой механики для решения задач (например, математических алгоритмов), недоступных для обычных компьютеров. .

В результате квантовые компьютеры могут превзойти самые передовые современные компьютеры, включая суперкомпьютеры. Хотя это не делает классические вычисления излишними, квантовые вычисления доказали свою полезность в различных областях, включая материаловедение, автомобилестроение, фармацевтические исследования и даже технологию блокчейн.

Что такое Кубит?

Кубит, также известный как квантовый бит, является базовой единицей квантовой информации, используемой в квантовом компьютере. Это похоже на двоичную цифру или бит, используемые в классических вычислениях.

Однако он представляет собой квантово-механическую систему с двумя состояниями, идентичную спину электрона, в зависимости от его заряда или поляризации. Бит может быть либо 1, либо 0 в классических вычислениях. Однако в квантовой механике кубит может одновременно находиться в когерентной суперпозиции 0 и 1.

Квантовые вычисления: текущее состояние

IBM разработала один из гигантских квантовых компьютеров известных сегодня в 2020 году. Этот компьютер, состоящий из из 65 кубитов, определяет многочисленные области, в которых можно применить квантовые вычисления.

Кроме того, Китай улучшил модель IBM, представив 66-кубитный квантовый процессор для суперкомпьютеров, известный как Zuchongzhi , который может выполнять типовую задачу. ) за 1,2 часа, на что у классического компьютера ушло бы восемь лет.

А в ноябре 2021 года IBM представила Eagle, самый мощный квантовый процессор со 127 кубитами. Даже Google стремится создать квантовый компьютер с 1 миллионом кубитов by 2029.

Однако даже после всех этих разработок их возможности требуют огромного улучшения. Квантовые вычисления все еще находятся в зачаточном состоянии. Однако технологические гиганты, включая Microsoft, Google, IBM и Honeywell, создают квантовые компьютеры по всему миру.

Приложения квантовых вычислений потенциально могут взломать шифрование, технологию блокчейн и Интернет, но произойдет ли это в ближайшее время? Вот некоторые статистические данные о квантовых вычислениях , которые должны дать вам представление о их росте.

Мировой рынок квантовых вычислений оценивается в к 2025 году достигнет 949 миллионов долларов США, демонстрируя CAGR 43% между 2020 и 2030 годами. К 2030 году рынок может увеличиться до 9 миллиардов долларов.

Только США инвестировали 625 миллионов долларов в междисциплинарные исследования в области квантовой информатики. центров в 2020 году.

На что способны квантовые компьютеры?

Квантовые компьютеры функционируют, используя свойства квантовой физики для хранения данных и выполнения вычислений, которые могут оказаться полезными для задач, невыполнимых для обычных компьютеров и даже суперкомпьютеров последнего поколения. Квантовые компьютеры способны на следующее:

Взлом надежного шифрования*:*  Сегодня в мире используются системы шифрования TLS и VPN, которые считаются неприступными. Однако квантовые компьютеры могут взломать и раскрыть уровни безопасности с помощью алгоритма Шора. В то время как используемым сегодня алгоритмам безопасности потребуется 10 миллиардов лет для расшифровки, алгоритмам квантовых вычислений для этой задачи потребуется не более десяти секунд.

Ускорение развития искусственного интеллекта*:* Сегодня машинное обучение и искусственный интеллект — это две новейшие концепции с максимально возможными технологическими возможностями. В наш век больших данных AI-ML чрезвычайно помогает аналитике данных, помимо других технологий и отраслей, таких как обработка естественного языка (NLP), обнаружение онлайн-мошенничества и кибербезопасность, EdTech и электронная коммерция. А благодаря невообразимой скорости вычислений квантовые вычисления могут помочь машинному обучению и искусственному интеллекту подняться на невообразимые до сих пор высоты.

Преимущества на финансовых рынках*:* Финансовая отрасль была одной из первых, кто начал использовать большие данные и комбинаторные расчеты для моделирования прогнозов движения рынка. Преимущество в миллисекундах при получении ценовой информации имеет решающее значение на финансовых рынках. Сегодня финансовые технологии (FinTech) достигли больших высот, охватив широкий спектр денежных систем, основанных на блокчейне, таких как децентрализованные финансы (DeFi) и невзаимозаменяемые токены (NFT). Благодаря своим непостижимым скоростям квантовые вычисления могут еще больше революционизировать финансовую индустрию, чтобы достичь гораздо большего, чем они уже сделали.

Влияние квантовых вычислений на технологию блокчейн и криптовалюты

Криптография использует наиболее безопасные математические алгоритмы для обеспечения высочайшего уровня безопасности и конфиденциальности. Квантовые вычисления обещают произвести революцию в вычислительной технике, предоставив огромные скорости вычислений, которые потенциально могут сделать криптографию, базовую технологию, лежащую в основе технологии блокчейн, и криптовалюты излишними.

Помимо криптовалюты, блокчейн широко используется во многих современных технологиях, таких как FinTech, торговые площадки NFT, DeFi, Metaverse, кибербезопасность, управление цепочками поставок, здравоохранение, IoT (Интернет вещей) и управление идентификацией. Таким образом, компромисс квантовых вычислений в криптографии Blockchain приведет к полной катастрофе, поскольку на карту поставлено так много всего во всем мире.

Следующие пункты показывают последствия роста квантовых вычислений для технологии блокчейн и криптовалюты.

Шифрование: поколеблется ли фундамент технологии блокчейн?

IBM недавно представила 127-кубитный процессор, который считается одним из крупнейших квантовых процессоров. План состоит в том, чтобы к 2023 году увеличить количество кубитов до 1000. Поскольку Google объявил о планах увеличить количество кубитов до миллиона к 2029 году, фундамент технологии блокчейна, похоже, находится на слабом фундаменте. На сегодняшний день обычному компьютеру потребуется 300 триллионов лет, чтобы взломать 2048-битное шифрование RSA. Однако квантовый компьютер с 4099 кубитов может сделать это за 10 секунд.

Является ли Биткойн квантово-безопасным?

Являются ли современные квантовые компьютеры угрозой для Биткойна? На сегодняшний день их нет, но нельзя сказать о будущем. Имея 4099 кубитов, которых достаточно, чтобы взломать 2048-битный RSA за десять секунд, можно содрогнуться, думая, что может сделать компьютер Google с миллионом кубитов, если он будет представлен к 2029 году, как утверждает Google.

Вероятно, для скомпрометировать биткойн за один час. Десятиминутное окно потребует около двух миллиардов кубитов, если это правда. Устройство с вычислительной мощностью 2 млрд кубитов не будет готово в ближайшее время, так как максимальное ожидаемое значение в ближайшее время — это предложенный Google план создания к 2029 году квантового компьютера на 1 млн кубитов, как упоминалось выше.

Поэтому можно сказать, что биткойн квантово-безопасен на сегодняшний день, но никто не может предсказать будущее. Интернету потребовалось 30 лет, чтобы достичь этой позиции с нуля.

Насколько эффективны квантовые компьютеры для компрометации биткойнов?

Квантовые компьютеры могут работать с невообразимой скоростью. Например, Алгоритм Шора  вызывает беспокойство, поскольку может разложить большие числа на двухкомпонентные простые числа, что имеет решающее значение для взлома шифрования RSA.

Биткойн использует SHA-256, криптографический алгоритм, который современные системы не могут взломать. Однако алгоритм Шора теоретически может взломать его. Исследования показывают, что квантовая система с 13 миллионами кубитов может взломать SHA-256 за 24 часа.

Предложенный Google квантовый компьютер с 1 млн кубитов займет еще семь лет. В случае успеха создание квантовой системы из 13 миллионов кубитов может не занять много времени. Биткойн и блокчейн на данный момент безопасны, но только время может сказать, как долго. Некоторые из ключевых игроков, такие как DWS Holdings Inc., , могут дать вам экспертный совет по планированию вашей готовности к квантовым вычислениям и влиянию на вашу криптовалюту. инвестиции.

Может потребоваться несколько лет, чтобы квантовые вычисления полностью реализовали свой потенциал

Квантовые вычисления сегодня делают первые шаги, но не потребуется много времени, чтобы начать взлетать высоко, особенно с учетом скорости технического прогресса. Три десятилетия назад никому и в голову не приходило, что сегодня широко распространен интернет с его огромными возможностями и возможностями. В будущем следует ожидать следующего.

Отказоустойчивые квантовые вычисления еще далеко*:* IBM представила квантовый процессор на 127 кубитов в 2021 году. Организация объявила 2023 год годом, когда будет достигнуто квантовое преимущество. Технологии развиваются с огромной скоростью. Однако до отказоустойчивых квантовых вычислений еще далеко, но компьютеры Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) могут появиться раньше, чем ожидалось.

Квантовая технология блокчейна: несмотря на то, что квантовые вычисления еще много лет не сделают технологию блокчейн избыточной, есть основания для беспокойства, особенно в связи со скоростью развития технологии квантовых вычислений. Идеальный способ для Blockchain противостоять этой угрозе — более активно инвестировать в исследования и изобретать квантовый блокчейн технологии.

Заключительные слова

Когда был изобретен Интернет, никто не предполагал, что такие технологии, как Блокчейн, когда-либо появятся. Однако сегодня это стало реальностью и произвело революцию во всех мыслимых областях, жизненно важных для человеческого существования.

Однако сегодня блокчейн находится под угрозой из-за новой технологии квантовых вычислений, поскольку она обладает мощным потенциалом, позволяющим сделать криптографию с высоким уровнем безопасности блокчейна избыточной. Профессионалы и эксперты из DWS Holdings Inc. предполагают, что в ближайшее время этого может не произойти.

Тем не менее, технология блокчейна должна заново изобрести себя и вывести свою криптографическую технологию на новый уровень и сделать ее недосягаемой для квантовых вычислений. Кроме того, вместо того, чтобы рассматривать квантовые вычисления как угрозу, блокчейны должны использовать свой потенциал и возможности для улучшения своей криптографии и повышения безопасности до более высоких уровней.

Использованная литература

• [Федоров А., Киктенко Е., Львовский А. (2018, 19 ноября). Квантовые компьютеры ставят под угрозу безопасность блокчейна. Природа.] (https://www.nature.com/articles/d41586-018-07449-z)

• Банерджи, А. Блокчейн против квантовых вычислений: являются ли квантовые вычисления самой большой угрозой для криптографии? Blockchain-council.

• Хуанг, Р. (2021, 15 июня). Вот как квантовые компьютеры действительно повлияют на криптовалюты. Forbes.

• [Что такое квантовые вычисления? IBM.] (https://www.ibm.com/topics/квантовые вычисления)

• [Джайлз, М. (2019, 29 января). Объяснитель: Что такое квантовый компьютер? MIT Technology Review.] (https://www.technologyreview.com/2019/01/29/66141/what-is-quantum-computing/)

• Квантовые компьютеры и блокчейн Биткойн[. Deloitte, Нидерланды.] (https://www2.deloitte.com/nl/nl/pages/innovatie/artikelen/quantum-computers-and-the-bitcoin-blockchain.html)

• [Уилкинс, А.] (https://news.rice.edu/news/2021/way-i-see-it-state-quantum-computing)[Как я это вижу: состояние квантовых вычислений] (https://news.rice.edu/news/2021/way-i-see-it-state-quantum-computing)[. Рис Новости | Новости и связи со СМИ | Университет Райса.] (https://news.rice.edu/news/2021/way-i-see-it-state-quantum-computing)

• IBM выпускает Eagle, самый мощный в мире квантовый процессор[. (2021, 16 ноября). Новый Атлас.] (https://newatlas.com/quantum-computing/ibm-eagle-quantum-processor/)

• Коупленд, В. (2021, 6 октября). Квантовые вычисления нарушат современные стандарты шифрования – вот что с этим делать[. Verizon.Com] (https://www.verizon.com/about/news/quantum-computing-encryption-standards)

• Шенкленд, С. (2021, 24 мая). Квантовые компьютеры могут взломать современные зашифрованные сообщения. Это проблема[. CNET.] (https://www.cnet.com/tech/computing/quantum-computers-could-crack-todays-encrypted-messages-thats-a-problem/)

• Хуанг, Р. (2020, 21 декабря). Вот почему квантовые вычисления не взламывать криптовалюты[. Forbes.] (https://www.forbes.com/sites/rogerhuang/2020/12/21/heres-why-quantum-computing-will-not-break-cryptocurrencies/?sh=765bbc56167b)

• Халили, Дж. (2022, 5 февраля). Квантовые компьютеры могут взломать биткойн раньше, чем вы думаете[. TechRadar Pro.] (https://www.techradar.com/sg/news/quantum-computers-may-be-able-to-break-bitcoin-sooner-than-you-think)

• Спаркс, М. (2022, 25 января). Квантовые компьютеры в миллион раз меньше, чем взломать биткойн[. Новый ученый.] (https://www.newscientist.com/article/2305646-quantum-computers-are-a-million-times-too-small-to-hack-bitcoin/)

• [Рассел, Дж. (2021, 13 декабря). IBM преодолевает барьер 100-кубитных QPU, отмечает вехи на амбициозной дорожной карте. Hpcwire] (https://www.hpcwire.com/2021/12/13/ibm-breaks-100-qubit-qpu-barrier-marks-milestones-on-ambitious-roadmap/)