معركة الحوسبة الكمومية و Blockchain: من يفوز؟

هل أنت هنا للتعرف على بلوكشين ومعركة الحوسبة الكمومية؟ إذا قمت بذلك ، فقد أتيت إلى المكان الصحيح.

نحن نعيش في عالم من النمو غير العادي. من الإنترنت إلى blockchain ، شهدنا نموًا لا مثيل له في العقود الثلاثة الماضية.

مع ظهور الحوسبة ، أصبح لدينا الآن الأدوات اللازمة للقيام بمهام معقدة في غضون ثوانٍ – سواء كان ذلك لحساب مسار الطائرة أو التنبؤ بالطقس.

تعرف على الحوسبة الكمية – المرحلة التالية من نمو القوة الحسابية التي يمكن أن تمنح البشر المزيد من القوة الحاسوبية لفهم الكون من حولنا.

في هذا الموضوع ، سنقوم بتغطية blockchain والحوسبة الكمومية وعلاقاتهما وكيفية تأثيرهما على بعضهما البعض والمزيد!

Blockchain مقابل الحوسبة الكمومية

الشروع في العمل: فهم الفرضية الأساسية

تبدأ فرضية المقارنة مع الميزة الأساسية لـ blockchain ، أي الأمان. توصف Blockchain بأنها واحدة من أكثر الشبكات أمانًا على الإطلاق. إنه لسببين ؛ بشكل أساسي ، أحدهما هو طبيعته اللامركزية ، والآخر هو خوارزميات التشفير المستخدمة لتأمين البيانات لأغراض التشفير وفك التشفير.

الآن ، مع الحوسبة الكمومية ، يمكن أن تصبح الأمور معقدة. عندما يتعلق الأمر بخوارزميات التشفير ، فقد تم تصميمها وفقًا للقيود الحسابية الحالية لمعظم الأجهزة القوية الموجودة. ومع ذلك ، مع الحوسبة الكمية ، كل شيء سوف يتغير.

تعد أجهزة الكمبيوتر الكمومية أسرع بكثير ويمكن أن تجعل الأنظمة القائمة على blockchain تعاني عندما يتعلق الأمر بالحفاظ على البيانات آمنة.

للحصول على فهم أفضل ، دعونا نحاول فهم الحوسبة الكمومية بعمق.

فهم الحوسبة الكمومية وما تقدمه إلى الطاولة

تعتمد الحوسبة الكمومية على الفيزياء. عملت الفيزياء ، في جميع أنحاء العالم ، بجد في العقود الثلاثة الماضية لجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية ممكنة.

باختصار ، يستخدم الكمبيوتر الكمومي مبادئ ميكانيكا الكم. في الوقت الحالي ، لا تزال أجهزة الكمبيوتر الكمومية تعمل ، ونحن على وشك أن تصبح حقيقة في القريب العاجل. ومع ذلك ، عندما يحدث ذلك ، يمكن أن يؤثر على كيفية قيامنا بتأمين أنظمتنا ، وخاصة blockchain.

ما هي الكيوبتات?

في سيناريو الحوسبة الكمومية ، تُستخدم البتات لتخزين المعلومات. تقليديا ، يمكن أن تحتوي البتات على حالتين فقط ، 0 و 1. في حالة الحوسبة الكمومية ، يتم استخدام البتات الكمية (Qubits). يمكن أن تكون هذه الكيوبتات إما 1 أو 0 في نفس الوقت. تُعرف هذه الظاهرة باسم التراكب – وهو ما يجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية سريعة جدًا!

بدأت رحلة الكيوبتات في عام 1998 عندما تمكنت أكسفورد ، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وآي بي إم ، وغيرهم من العمل باستخدام 2 كيوبت فقط. في الوقت الحالي ، وصل الحد الأقصى إلى 72 كيوبت.

حتى مواقع التكنولوجيا الرائدة ، بما في ذلك الحافة, يُظهر اهتمامًا كبيرًا بالكيفية التي سيتغير بها عالم الحوسبة. وفقًا لوسائل الإعلام ، لا يزال هناك وقت قبل أن تبدأ الحوسبة الكمومية في العمل أخيرًا.

من أين تأتي القوة الحسابية?

مفهوم آخر مثير للاهتمام يحدد الحوسبة الكمومية هو التشابك. يحدث ذلك عندما يتشابك جسيمان معًا – ينتج عن التشابك بقاء جسيمين في نفس الحالة. إذا تغير أحدهما ، فيمكن أن يتغير الآخر أيضًا اعتمادًا على حالة الآخر.

المسافة بينهما لا تهم ، وكل واحد منهم سينعكس على حالة الجسيم الآخر. هذا ما يجعل علماء الكمبيوتر متحمسين للحوسبة الكمومية. في الوقت الحالي ، تعمل الشركات جاهدة من أجل زيادة عدد الكيوبتات.

التحدي الكامن وراء إنشاء كمبيوتر كمي

أجهزة الكمبيوتر الكمومية رائعة ولكن من الصعب الحفاظ عليها بنفس القدر. تؤدي حالة التراكب إلى أداء ، ولكنها ليست مستقرة. لجعلها مستقرة وإدارتها بشكل صحيح ، يطبق الفيزيائيون العديد من الطرق بما في ذلك الموجات الدقيقة أو أشعة الليزر ، أو الحفاظ على درجات الحرارة ، أو التأكد من عدم تفاعل أي نوع من الواجهة مع بيئة العمل.

مع هذا التسامح المنخفض مع البيئة ، يصعب الحفاظ على أجهزة الكمبيوتر الكمومية. يمكن أن يؤدي الاختلاف البسيط في أحد العناصر إلى انهيار العملية بأكملها. تُعرف العملية التي يحدث من خلالها التبديد باسم فك الترابط.

بعبارات بسيطة ، كلما زادت ثبات الكيوبتات ، زادت قوة الحساب. ومع ذلك ، مع زيادة عدد البتات ، تصبح البيئة غير مستقرة ويصعب الحفاظ عليها.

لقد بدأنا بـ 2 كيوبت فقط ، والآن وصلنا إلى 72 كيوبت ، والتي تديرها Google.

كيف ترتبط Blockchain والحوسبة الكمية؟ Blockchain مقابل الحوسبة الكمومية

التقنيات الحالية مترابطة على بعضها البعض. خذ الذكاء الاصطناعي ، على سبيل المثال – يلعب دورًا مهمًا عندما يتعلق الأمر بإنترنت الأشياء. وبالمثل ، يمكننا القول أيضًا أن الحوسبة الكمية يمكن أن يكون لها تأثيرات كبيرة على blockchain.

تشتهر Blockchain بأمانها. وفقًا لشركة Deloitte ، تتوقع أكثر من 84٪ من الشركات أن تقدم blockchain أمانًا أفضل عندما يتعلق الأمر بأنظمة تكنولوجيا المعلومات التقليدية. تجعل ميزات Blockchain الفريدة من نوعها مرشحًا رائعًا لتأمين أي نظام أعمال. تشمل الميزات الرئيسية التي تدعم ميزة الأمان الخاصة بها ، اللامركزية ، والقدرة على أتمتة المعاملات باستخدام العقود الذكية ، والاستخدام الصحيح للإجماع ، والقدرة على القيام بمصدر الأصول.

ومع ذلك ، تحدث المشاكل عندما يتعلق الأمر بالطريقة التي يتم بها تنفيذ الأمن بواسطة شبكات blockchain. إنه يعطي شفافية وثابتة ، لكنه ليس دليلاً كاملاً.

ضعف أمان Blockchain

عندما يتعلق الأمر بـ blockchain والحوسبة الكمومية ، يمكننا أن نجد بعض نقاط الضعف المتعلقة بـ blockchain.

تعمل Blockchain على فكرة العقد المتصلة التي يمكنها التفاعل مع بعضها البعض لاتخاذ قرارات حاسمة. يفتح الافتقار إلى كيان مركزي العديد من الاحتمالات. لضمان بقاء blockchain آمنًا ، يتم تنفيذ العديد من البروتوكولات ، بما في ذلك خوارزمية الإجماع. تتأكد خوارزميات الإجماع هذه من أن الشبكة بأكملها مقاومة للتزييف.

ومع ذلك ، هذا لا يعني أن blockchain قابل للاختراق. واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لاختراق شبكة blockchain هي التحكم في 51٪ من العقد. من خلال القيام بذلك ، يمكن للمتسلل تأكيد المعاملات المزيفة عبر الشبكة ، والقيام بإنفاق مزدوج وسرقة الكثير من المعلومات أو التشفير.

الجيل الحالي من شبكات blockchain قادر على الدفاع عن هجوم 51٪ معظم الوقت ولكن يمكن أن يفشل عندما تأتي الحوسبة الكمومية.

الأنواع المختلفة الأخرى من الهجمات بما في ذلك ما يلي

1. هجوم سيبيل – طريقة لإغراق الشبكة بالعقد التي يتحكم فيها كيان واحد
2. هجوم التوجيه – توجيه العقد من خلال مختلف مزودي خدمة الإنترنت
3. هجوم DDoS – زيادة التحميل على الشبكة بأكملها وأخيرًا البشر الذين يمكنهم استخدام نقاط الضعف في الشبكة أو الثغرات غير المكتشفة لصالحهم.

وظائف أحادية الاتجاه

يستخدم الجيل الحالي من blockchain الرموز أحادية الاتجاه. هذا يعني أنها وظائف رياضية أحادية الاتجاه.

لذلك ، بالنسبة لجهاز كمبيوتر تقليدي ، من السهل حسابه في اتجاه واحد ، ولكن من المستحيل القيام بذلك في الاتجاه المعاكس. هذا يجعل استخدام هذه الوظائف الرياضية أحادية الاتجاه مفيدًا جدًا. باختصار ، أجهزة الكمبيوتر الحالية قادرة على إنشاء توقيعات رقمية لأغراض أمنية ، لكن الحصول على المفتاح أو عكسه أمر مستحيل تمامًا.

للوصول إلى المنظور ، دعنا نأخذ مثال الأعداد الأولية. يمكنك مضاعفة الأعداد الأولية بكفاءة ، ولكن إذا أردت إيجاد العوامل الأولية لاثنين من منتجات الأعداد الأولية ، فسيكون ذلك صعبًا. تجعل هذه الطبيعة المزدوجة للرياضيات من السهل إنشاء توقيعات رقمية لـ blockchain ثم يمكن استخدامها من قبل المستخدمين لأغراض المصادقة.

بالنسبة للقراصنة ، هذا يعني عكس المعادلة – وهو أمر مستحيل تمامًا مع أجهزة الكمبيوتر الحالية للقيام بذلك. أيضًا ، تعد هذه الوظائف أحادية الاتجاه فعالة لإنشاء وظائف التجزئة التي يمكن استخدامها بعد ذلك للتحقق من الكتل المضافة حديثًا إلى دفتر الأستاذ. إذا تم تعديل المحتويات بواسطة مخترق ، فلن تتطابق التجزئة ، وستتجاهل الشبكة معلومات الحظر. الطريقة الوحيدة للاختراق في هذه الحالة هي العثور على قيمة التجزئة باستخدام كتلة – وسيتطلب الأمر عكس الوظيفة.

لفهم التعقيد ، دعونا نأخذ مثالاً.

إذا قام الكمبيوتر بحل تريليون مفتاح في الثانية ، فسيستمر في القيام به 785 مليون حساب للوصول إلى الحل. بمرور الوقت ، ينتج عنها 14 مليار سنة.

عدم وجود خوارزميات التشفير الكمي؟ هل التشفير محكوم عليه بالفشل?

هناك نقص واضح في خوارزميات التشفير المقاومة للكم التي تستخدمها حلول blockchain. تأخذ خوارزميات التشفير الحالية أو خوارزميات الإجماع القوة الحسابية الحالية في الحسبان فقط. ومع ذلك ، قد لا يكون هذا هو الحال بالنسبة لكل حل blockchain موجود.

يستخدم NEO ، على سبيل المثال ، خوارزميات مقاومة الكم. نهجهم هو البناء للمستقبل ، واختيار الخوارزميات التي يمكنها تحمل القوة الحاسوبية الهائلة للحوسبة الكمومية عند وصولها.

ومع ذلك ، من السابق لأوانه معرفة ما إذا كان سيتم إعاقة حل التشفير أو blockchain. نظرًا لأن blockchain لا يزال في المرحلة الأولى ، فمن الواضح أنه يمكن وضع حل مناسب. نحتاج أيضًا إلى فهم أن الحوسبة الكمومية هي أيضًا في طور التكوين وستتطلب الكثير من العمل لتصبح حقيقة واقعة.

ولكن ، ماذا يحدث إذا قامت دولة أو منظمة فجأة بإنشاء كمبيوتر كمي قوي؟ إذا فعلوا ذلك ، فإن حل blockchain الحالي يحتاج إلى تخفيف المشكلة عن طريق نشر طريقة التشفير المقاوم للكم. توجد بالفعل طرق تشفير مقاومة الكم.

نحن نعيش في عصر المعلومات حيث كل شيء ممكن. مفهوم الأمن محدد بالوقت ، ونعود إلى التاريخ ، لم يعتقد أحد أنه يمكن فك شفرة الألغاز. يمكن أن يتغير سيناريو ما بعد الكم بلوكشين بشكل كبير في المستقبل.

هل ستؤدي الحوسبة الكمومية إلى كسر البيتكوين؟ هل Blockchain عرضة للحوسبة الكمومية?

الآن ، دعنا ننتقل إلى البيتكوين. البيتكوين هو العملة المشفرة رقم واحد هناك. يحدد نجاحه نجاح السوق ، والمشاعر المحيطة به ، ومستقبل العملات المشفرة. إذا فشلت عملة البيتكوين ، فقد يكون هناك تأثير طويل المدى على السوق بأكمله. ومع ذلك ، سوف?

في الوقت الحالي ، من الصعب التكهن بما سيحدث. ومع ذلك ، إذا كنت تأخذ أحدث كمبيوتر Quantum ، فإن البيتكوين يجلس بأمان. لا تزال هناك احتمالات بأن الأمور يمكن أن تسوء في المستقبل ، ويجب أن نكون مستعدين لذلك.

في المقال الذي كتبه جاك ماتير, يشرح كيف أن الكمبيوتر الكمي الجديد لشركة IBM لن يؤثر على blockchain ولكنه يكرر أيضًا أن الأشياء يمكن أن تتغير في المستقبل. يناقش كمبيوتر الكم التجاري لشركة IBM (كمبيوتر 20 كيوبت) ويقوم ببعض العمليات الحسابية لإثبات أن البيتكوين لا تزال آمنة.

ووفقًا له ، يمكن أن يصل جهاز كمبيوتر بحجم 20 كيوبت إلى 2 ^ 20 عملية حسابية مشابهة للإعلانات التجارية لأجهزة الكمبيوتر المحمول المتوفرة الآن. حتى خدمات الحوسبة السحابية التقليدية يمكنها تقديم 2 ^ 40 خدمة حسابية ، أي ما يقرب من ضعف أجهزة الكمبيوتر الكمومية التجارية لشركة IBM.

يمكن أن يصل الكمبيوتر الكمومي إلى سرعة عالية بجنون. يمكن أن يبدأ أي جهاز كمبيوتر به حساب 2 ^ 80 في تشكيل تهديد. لكن التهديد الحقيقي يبدأ عندما تصل أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى 2 ^ 3000 حساب. هذا هو الوقت الذي سيكون فيه قادرًا على تشغيل خوارزمية Shor ، والتي يمكنها كسر تشفير ECDSA 256 الأكثر شيوعًا الذي تستخدمه Bitcoin.

الحل هو تطوير التشفير بشكل استباقي يمكنه تحمل قوة الحوسبة الوحشية التي تظهرها أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

حلول برهان الكم

توجد بالفعل حلول Blockchain أو دفتر الأستاذ الموزع على الطريق لحل المشكلة. على سبيل المثال ، يدعي بروتوكول BlockDAG بالفعل أنها مقاومة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. يستخدم بروتوكول التشابك ، مما يجعله مقاومة كمومية.

مثال آخر هو NEO blockchain.

أخيرًا ، يمكن أن تكون الشبكات الخاصة هي الإجابة على القوة الخام لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. نظرًا لأن الوصول إلى blockchain خاص ، يمكن للمالكين التحكم في من يمكنه الوصول إليه. وهذا يعني أيضًا أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية لا يمكنها العمل في البيئة – حيث لا يمكن الوصول إلى مفاتيح عامة.

استنتاج

هذا يقودنا إلى نهاية مقالنا عن blockchain والحوسبة الكمومية. إذن ، ما رأيك في blockchain والحوسبة الكمومية؟ هل تعتقد أن blockchain سيتأثر بشدة؟ إذا كان الأمر كذلك ، فكيف؟ التعليق أدناه، واسمحوا لنا أن نعرف.