کامپیوترهای کوانتومی در واقع ماشین های پرقدرتی میباشند که در جهت پاسخ به فرمول ها و سوالات پیچیده بهتر از کامپیوترهای معمولی فعالیت میکنند. بعضی از کارشناسان این حوزه معتقدند که این کامپیوترها قادرند رمزهای ساخته شده با رمزنگاری را در چند ثانیه باز کنند، امری که در کامپیوترهای معمولی ملزم به هزار سال زمان میباشد. با این وجود امکان دارد این کامپوترهای کوانتومی حوزه ارزهای دیجیتال و رمزنگاری های بیت کوین را مورد حمله قرار دهد.
با توجه به مطلب جدید سایت بایننس ویژن به عمده تفاوت های میان کامپیوترهای کوانتومی و معمولی میپردازیم و خظر هخای احتمالی که ممکن است دنیای ارزهای دیجیتال را تهدید کند را بررسی خواهیم کرد.
رمزنگاری نامتقارن و امنیت اینترنت
رمزنگاری ماتقارن(به عبارتی رمزنگاری کلید عمومی) امر بسیار مهم و ضروری در اکوسیستم ارزهای دیجیتال و پایه های اینترنت است. این کار وابسته به یک جفت کلید است، که جهت رمزگذاری و رمزگشایی داده ها مورد استفاده قرار میگیرد که به ترتیب کلید عمومی و کلید خصوصی نام دارند. ولی رمزگذاری متقارن تنها از یک کلید جهت رمزگذاری و رمزگشایی داده اطلاعات برخوردار است.
طی رمزنگاری نامتقارن قادر هستیم کلید عمومی را به دیگران بدهیم و از آن جهت رمزگذاری داده ها بهره ببریم ولی بعد از آن، بازکردن رمز این داده ها تنها با کلید خصوصی داده ها امکان پذیر میباشد. این پروسه بیانگر این است که تنها فردی که کلید خصوصی را در اختیار دارد قادر است به داده ها دسترسی داشته باشد.
یکی از مزیت های مهم رمزنگاری نا متقارن، این است که به شما اجازه میدهد داده های خودرا در مجراهایی که به آن ها اطمینان ندارید بدون نیاز به کلید عمومی به اشتراک بگذارید. در صورت نبود این ویژگی امکان ندارد قادر باشیم امنیت داده های خودرا در فضای اینترنت بهبود ببخشیم.برای نمونه، امکان اینکه قادر باشیم امنیت بین طرفین قراردادهای ناشناخته اینترنتی را در بانک ها برقرار کنیم.
رمزنگاری نامتقارن به این علت بسیار مطمعن است که استراتژی ایجاد دو کلید به شکلی است که بدست آوردن کلید خصوصی از روی کلید عمومی بسیار سخت است. در صورتی که بدست اوردن کلید عمومی از روی کلید خصوصی به سهولت ممکن میباشد. به عنوان مثال: جواب سوال 250 به علاوه 250 قطعا میشود 500، اما اکنون چند وضعیت موجود است که جکع دو عدد مساوی با 500 باشد؟ در واقع وضعیت های بسیاری موجود است. این حالتی است که در علم ریاضی آن را تابع دریچه (Trapdoor Function) خطاب میکنند. تابعی که محاسبه آن از یک طرف به سهولت و طرف دیگر به سختی امکان پذیر است.
هم اکنون نیز بهترین سیستم ها جهت تهیه جفت کلید، مبتنی بر تابع دریچه فعالیت میکنند. در حال حاضر بازگشایی توابع دریچه در یک برهه زمانی برای کامپیوترهای کنونی امکان پذیر نمیباشد. حل چنین ابر محاسبات برای پرقدرت ترین سیستم های فعلی نیز ملزم به مدت زمان زیادی است.
با این وجود، با موفقیت ماشین های محاسباتی کنونی با نام کامپیوترهای کوانتومی، به یقین وضعیت تغییرات بزرگی خواهد کرد. جهت فهم بهتر عملکرد کامپیوترهای کوانتومی بهتر است در شروع به نحوه کارکرد کامپیوترهای عادی بپردازیم.
کامپیوترهای کلاسیک
کامپیوترهایی که همه ما با ان ها آشنایی داریم و در زندگی روزمره از آن ها بهره میبریم، کامپیوترهای کلاسیک مینامند. ارزیابی و محسابه اطلاعات در این کامپیوترها به شکل ترتیبی (متوالی) بنجام میگیرد. به این معنی که در آغاز یک فعالیت محاسبه صورت میپذیرد و بعد از اتمام ان محاسبه بعدی شروع میشود. به این علت است که کامپیوترهای کلاسیک بر پایه قوانین فیزیک برنامه ریزی شده و تنها قادر است دو وضعیت 0 و 1 را بپذیرد.
سخت افزارها و نرم افزارهای گوناگون، امکام تبدیل محاسبه های بزرگتر را به تکه های کوچک تر جهت سهولت در ارزیابی اطلاعات فراهم میکنند. اما تغییری در پایه و اصل ایجاد نمیشود و همچنان میبایست با اتمام محاسبه ای محاسبه بعدی شروع شود.
به عنوان مثال بادی بگوییم:
فرض کنید یک کامچیوتر قصد داشته باشد یک کلید 4 بیتی را محاسبه کند. هرکدام از 4 بیت قادر است 0 یا 1 باشد. با این وجئد 16 حالت برای کلید ممکن است وجود داشته باشد که در عکس زیر میتوانید مشاهده کنید.
کامپیوتر کلاسیک در یک زمان خاص ققدر است فقط یک عدد حدس بزند و هرکدام را به صورت تکی تکی ارزیابی کند. برای فهم و درک بهتر این موضوع فرض کنید یک دسته کلید 16 تایی در اختیار دارید و میبایست یک قفل را باز کنید، حال شما میبایست جداگانه و تکی تکی کلیدهارا در قفل امتحان کنید تا قفل را باز کنید.
در کامپیوتر های کلاسیک وضعیت به این صورت است مکه هرچه اندازه کلید مورد نظر شما زیادتر باشد، تعداد حالت های حدسی آن نیز بیشتر میشود. در مثال بالا، تنها با اضافه کردن 1 بیت به کلید 4 تایی، تعداد وضعیت ممکن از 16 به 32 افزایش پیدا میکند. همچنین تضتفه کردن یک بیت نیز میتواند 64 حالت را برای ما بوجود بیاورد. طبق محاسبات انجام شده با 256 بیت، تعدا وضعیت های احتمالی به اندازه اتم های جهان است. ایا میتوانید محاسبه کنید که چه رقم بزرگی را نشان خواهد داد؟
در هنگامی که تعداد حالت ها به شکل نمایی در حال زیاد شدن است، سرعن ارزیابی و محاسبه به شکل خطی بالا میرود. اگر میزان سرعت ارزیابی کامپیوتر را دوبرابر بالا ببرید. در یک برهه زمانی تعداد ارزیابی و محاسبه نیز دوبرابر خواهد شد. که این مقدار در مقابل افزایش مقدار حالت ها بسیار کم است.
مطابق با بررسی ها و تحقیق ها یک مامپیوتر کلاسیک برای ارزیابی یک کلید 55 بیتی ملزم به هزار سال زمان میباشد. کمترین اندازه گفته شده برای محاسبه عبارت (Seed) در بیت کوین 128 بیت و برای برخی از کیف پول های ارزهای دیجیتال 256 بیت تخمین زده شده است. در واقع باید بگوییم حدس این عبارت از کامپیوتر های کلاسیک قطعا ممکن نیست. بر اساس این توضیحات کامپیوترهای کلاسیک نمیتوانند تهدید برای رمزنگاری نا متقارن باشند.
کامپیوترهای کوانتومی
در کامپیوترهای موانتومی محاسبه مواردی که بالتر گفتیم امری ساده و پیش پا افتاده تلقی میشود. البته این کامپیوتر ها هنوز به صورت کلی عرضه نشده اند و در قسمت توسعه وجود دارند.
کامپیوتر های کوانتومی با تکیه بر اصلی مبنی بر شیوه رفتار ذرات اتمی ابدع شده اند. که با استفاده از نظریه مکانیک کوانتوم میتوان آن هارا به صورت کامل شرح داد.
در کامپیوترهای کوانتومی جهت به نمایش دراوردن داده ها از بیت استفاده میشود که قادر است یکی از دو داده 0 و 1 را پذیرا باشد. در واقع کامپیوترهای کوانتومی با بهره از بیت های کوانتومی یا کیوبیت (Qubit) فعالیت میکنند. کیوبیت واحد زمینه و اصلی پردازش کوانتومی داده ها در کامپیوتر کوانتومی میباشد. دقیقا مثل بیت، کیوبیت هم قادر است 0 و 1 هارا پذیرا باشد، با این اختلاف که با بهره گیری از مکانیک کوانتوم، کیوبیت قادر است همزمان هردو میزان 0 و 1 را در خود داشته باشد.
به موجب همین قابلیت فوق العاده، مراکز پژوهشی و نیز نهاد های خصوصی جهت اموری مانند تحلیل و بررسی در زمینه محاسبات کوانتومی زمان و انرژی بسیاری را به این عرصه و رشته نوین اختصاص داده‌اند. پیشگیری از مشکلاتی که در رابطه با نظریه انتزاعی و فعالیت های مهندسی این حوزه موجود است جزو مهم ترین دستاوردهای فنی بشر به حساب میاید.
متاسفانه یکی از ویژگی های منفی کامپیوترهای کوانتومی این میباشد که ممکن است قادر باشند به آسانی سیستم هایی که بر پایه رمزنگاری نا متقارن بوجود میایند را حل کنند. که این میتواند برای سیستم هایی که بر این مبنا شکل گرفته اند تهدید جدی به حساب اید.
با این حال بیایید برای بار دوم مثال کلمه 4 بیتی را برای کامپیوترهای کوانتومی شرح دهیم، با این اختلاف که در این مرحله بجای بیت، کوبیت داریم. یک کامپیوتر کوانتومی میتواند محاسبه 16 حالت متفاوت را همزمان با یکدیگر انجام دهد. همچنین احتمال رسیدن به جواب صحیح در پایان محاسبات 100 درصد میباشد.
رمزنگاری مقاوم در برابر کامپیوترهای کوانتومی
پیشرفت فناوری ارزیابی و کامپیوترهای کوانتومی قادر اسن به رمزنگاری نامتقارن که زمینه ساز اغلب زیر ساخت فناوری ها مانند ارزهای دیجیتال است ضرر و اسیب وارد کند. این فناوری همچنین قادر است امنیت و اطمینان ارتباطات از دولت ها و نهادها گرفته تا افراد عادی را مورد تهدید قرار دهد. به همین علت است که تحقیقات و فناوری های نوینی در حال توسعه برای مقابله با این فناوری پیشرفته هستند. این سیستم هایی که قرار است در درمقابل خطرات کامپیوترهای کوانتومی از امنیت خوبی برخوردار باشد، سیستم “مقاوت در مقاب کوانتوم” نام دارد.
با این وجود میشود خطرات مربوط به کامپیوترهای کوانتومی را بواسطه رمزنگاری متقارن تنها با طولانی تر کردن کلید کمی کاهش داد. با توجه به گفته هایمان در رمزنگاری متقارن تنها یک کلید برای موجود است که جهت رمزنگاری و رمزگشایی مورد استفاده قرار میگیرد. گذاشتن این کلید در معرض دیگر افراد میتواند برای شما خطرهایی را به همراه داشته باشد به همین دلیل و در جهت امنیت بیشتر رمزنگاری نامتقارن روی کار آمد. به علت روابط ریاضی بین این دو کلید میبایست طول کلید عمومی در این شیوه طولانی تر طول کلید طی رمزنگاری متقارن باشد تا قادر باشیم امنیت تا حد مطلوبی افزایش دهیم. به این علت پس از عرضه کامپیوترهای کوانتومی امکان استفاده دوباره از رمزنگاری متقارن وجود دارد.
از طرف دیگر، بررسی هایی در جهت پیدا کردن شیوه جلوگیری از شنود در حال انجام است.شنودهای در یک فضای عمومی باز بواسطه همان موارد و شیوه های که جهت کامپیوترهای کوانتنومی ملزم است قابل دستیابی خواهند بود. ممکن است قادر باشیم با این شیوه دریابیم که کلید عمومی متقارن از طرف فردی یا کسی شناسایی و دستکاری شده است.
جدا زا این موارد، بررسی های دیگری نیز در رابطه با مقابله با تهاجم های مبنی بر کوانتوم در حال انجام میباشد. این تحقیقات تحت تاثیر شیوه هایی مانند هشینگ (استفاده از تابع درهم‌سازی) جهت تهیه پیام هایی با مقیاس بزرگ، رمزنگاری مشبک‌بنیان (Lattice-based) و شیوه هایی مانند این دو در حال انجام است. تمام افراد طی این بررسی سعی در یافتن شیوه های نوین رمزنگاری در جهت مقابله با کامپیوترهای کوانتومی دارند.
کامپیوترهای کوانتومی و استخراج بیت کوین
در استخراج بیت کوین نیز از رمزنگاری بهره گرفته میشود. ماینرها محسباتی را در جهت بدست اوردن رمزنگاری انجام میدهند و در مقبا آن سود کسب میکنند. اما نکته خطرناک ماجرا این است که اگر یک ماینر قادر باشد به یک کامپیوتر کوانتومی دست پیدا کند، احتمال بر بروی کل شبکه بیت کوین کنترل داشته باشد که این امر موجب متمکرز شدن شبکه بیت کوین میشود. و سرانجام ممکن است شبکه مورد هجوم حمله 51 درصدی قرار بگیرد.
با این وجود، براساس سخنان بعضی از تحلیل گران این خطر ناچیز ترین خطی است که باید نگران ان باشیم. سیستم های ای سیک (مدارهای مجتمع با کاربرد خاص) قادرند در آینده نزدیک جلوی این گونه هتاجم را بگیرند. همچنین، اگر تعداد زیادی ماینر به کامپیوتر های کوانتومی دست پیدا کنند خطر این حملات مکاملا کاهش میابد.
جمع‌بندی
اینطور که معلوم است تنها زمان معین خواهد کرد که کامپیوترهای کوانتومی چه آسیب ها و تهدیدهایی برای رمزگذاری نامتقارن بوجود خواهند اورد. با این وجود، مشکلات نظری و مهندی بزرگ متعددی موجود است که ابتدا باید نگران آنان بود و آنان را رفع کرد.
با توجه به اینکه در هرصورت خطرات زیادی امنیت مارا تهدید میکند. درست این است که کارهایی که برای جلوگیری از تهاجم های آینده باید انجام دهیم را از حالا شروع کنیم. با این وجود، بررسی های روی پیشبردهای جدید در حال شکل گیری است تا بعدها بتواند این بررسی هارا در سیستم و شبکه پیاده کرد. این فناوری های جدید به شکل نظری قادر است از سیستم های زمینه ما در مقابل کامپیوترهای کوانتومی حفاظت کند و ممکن نیست که با سپری شدن زمان کهنه و قدیمی شوند.
استانداردهای قوی در مقابل کوانتوم قادرند به همان شیوه ای که مرورگرهای پیدا شده اند و برنامه های پیام‌رسان معروف رمزگذاری را در مسیر پیشرفت قرار دارند، در اختیار عموم افراد قرار گیرند. بعد از پایانی شدن این استانداردها، اکوسیستم ارز دیجیتال قادر است با قوی ترین دفاع ممکن در مقابل این تهاجم های احتمالی از خود دفاع کند.
