Quantum Computing vs. Blockchain: impatto sulla crittografia


Il principale punto di forza della blockchain e delle sue applicazioni è questo crittograficamente i registri distribuiti protetti sono virtualmente "indistruttibili" in circostanze normali, dato lo stato attuale della tecnologia computazionale. La sua validità, tuttavia, è fortemente dipendente dall'ipotesi dello "stato della tecnologia". Se si verifica un cambiamento paradigmatico nell'informatica, i sistemi contemporanei basati su blockchain possono diventare vulnerabili a minacce non considerate nella loro progettazione. Ma quanto è urgente la minaccia di questo evento in qualunque momento presto?

I progressi che i fisici hanno compiuto negli ultimi trent'anni verso la costruzione di un computer quantistico operativo potrebbero presto contribuire a tale cambiamento. Come la pietra miliare chiamata "supremazia quantistica", in cui un computer quantistico supera un computer tradizionale su un compito specifico, potrebbe essere raggiunta qualunque giorno da oggi, la questione se i potenziali dispositivi basati su quantum siano in grado di "uccidere" la blockchain viene sotto i riflettori.

Un primer sull'informatica quantistica

UN computer quantistico è un dispositivo che utilizza i principi della meccanica quantistica per eseguire calcoli. Per immagazzinare e manipolare le informazioni, i computer normali usano unità binarie chiamate bit, che possono rappresentare uno dei due stati possibili: 0 o 1. Le macchine quantiche si basano su bit quantici (o qubit), che possono essere sia uno 0 sia 1 allo stesso tempo . Questo fenomeno, chiamato sovrapposizione, consente a tali dispositivi di eseguire determinati compiti molto più velocemente rispetto alle loro controparti basate su bit.

È un altro termine fondamentale nella teoria dei quanti aggrovigliamento. Quando due particelle sono impigliate, esistono nello stesso stato quantico e cambiano nello stato se si richiede al suo pari di cambiare di conseguenza, indipendentemente dalla distanza tra i due nello spazio fisico. L'abbinamento di qubit in questo modo porta alla crescita esponenziale della potenza computazionale del computer quantistico.

Lo stato di sovrapposizione, necessario per eseguire calcoli, è difficile da raggiungere ed estremamente difficile da mantenere. I fisici usano raggi laser e a microonde per inserire qubit in questo stato di lavoro e quindi impiegano una serie di tecniche per preservarlo dalle più piccole fluttuazioni di temperatura, rumori ed onde elettromagnetiche. I computer quantistici attuali sono estremamente soggetti a errori a causa della fragilità della condizione di lavoro, che si dissipa in un processo chiamato decoerenza prima che la maggior parte delle operazioni possano essere eseguite.

La potenza di calcolo quantica è determinata dal numero di qubit che una macchina può sfruttare simultaneamente. A partire da un umile due qubit raggiunto nei primi esperimenti alla fine degli anni '90, il più potente computer quantistico oggi, gestito da Google, può utilizzare fino a 72 qubit.

Computer quantistici e blockchain

Riconoscendo tutto il convenzionale prenotazioni, l'idea dell'immutabilità e della sicurezza senza pari delle blockchain è ampiamente accettata: sottende la fiducia del pubblico nelle risorse digitali e promuove l'adozione di massa. Tuttavia, l'avvento dell'informatica quantistica potrebbe potenzialmente mettere a repentaglio l'integrità della crittografia a chiave pubblica, che è la spina dorsale della sicurezza della blockchain.

Mentre la gamma di potenziali applicazioni dei computer quantistici è vasta, quella più rilevante nel contesto della tecnologia blockchain e della crittografia più in generale è la capacità di eseguire algoritmi specifici molto più velocemente di qualsiasi supercomputer esistente. Uno dei casi d'uso presunti più ampiamente discussi è la gestione del famoso L'algoritmo di Shor per la scomposizione dei fattori, che potrebbe potenzialmente rendere obsolete molte tecniche di crittografia contemporanee.

Come un gruppo di ricercatori del Centro Quantum russo osservato in un articolo per la rivista Nature, un potenziale rischio deriva dal fatto che la sicurezza della blockchain dipende in gran parte dalle funzioni matematiche unidirezionali – quelle facili da eseguire, ma molto più difficili da calcolare al contrario. Tali funzioni vengono utilizzate sia per generare firme digitali che per convalidare le transazioni sul registro.

Un criminale dotato di un dispositivo quantico funzionale sarebbe in grado di eseguire calcoli inversi immensamente più veloci, il che consentirebbe loro di forgiare firme, impersonare altri utenti e accedere alle loro risorse digitali. Nel contesto dell'estrazione mineraria, un tale attore malintenzionato potrebbe subentrare nel processo di aggiornamento del libro mastro, nella gestione della cronologia delle transazioni e delle monete a doppia spesa.

I ricercatori russi hanno suggerito che gli architetti dei sistemi criptati dovrebbero iniziare immediatamente a prendere precauzioni contro questa minaccia. Una soluzione potrebbe essere la sostituzione delle firme digitali convenzionali con la crittografia a resistenza quantistica – il tipo di algoritmi di sicurezza progettati specificamente per resistere a un attacco da un computer quantistico sufficientemente potente. Un altro rimedio, proposto dai fisici russi, sarà disponibile solo con l'avvento di un Internet quantistico, che è ancora lontano da diversi decenni. Questa architettura di comunicazione wireless prospettica, basata sulla connessione tra le particelle quantiche remote entangled, sbloccherà una vasta gamma di nuovi modelli e design blockchain.

Ciò è in qualche modo in consonanza con l'idea di piegare la mente che Del Rajan e Matt Visser della Victoria University in Nuova Zelanda hanno espresso in un recente carta di ricerca. Proponevano di rinunciare all'uso della crittografia quantistica e di passare direttamente alla produzione di blockchain, un sistema basato su un sistema quantico. Il loro modello descrive una blockchain basata su qubit impigliati non solo nello spazio, ma anche nel tempo. Il tentativo di modificare retrospettivamente il registro delle transazioni, codificato dalla storia degli stati di una singola particella nel tempo, sarebbe impossibile senza distruggere del tutto la particella. La realizzazione di questo modello, tuttavia, sarebbe impossibile fino a quando un Internet quantistico non sarà attivo e funzionante.

I praticanti pesano dentro

Mentre le soluzioni futuristiche che gli accademici propongono potrebbero essere a distanza di decenni, molte ricerche e sviluppi pratici sul calcolo quantistico e sulla crittografia quantistica stanno accadendo proprio ora. Gli esperti che lavorano con le applicazioni di calcolo quantistico intervistate da Cointelegraph differivano nelle loro opinioni su quanto sia immediata la minaccia quantistica. Yaniv Altshuler, ricercatore e CEO del MIT e co-fondatore della piattaforma di analisi predittiva Endor Protocol, ha dichiarato:

"I computer quantici stanno diventando incredibilmente potenti e stanno avanzando più velocemente di quanto la maggior parte delle persone si aspettino. Tuttavia, le loro capacità non infrangeranno la blockchain. Ogni anno, quando viene rilasciato il nuovo hardware, riaccende le preoccupazioni sull'integrità della blockchain, ma non vi è alcuna prova che il calcolo quantistico possa compromettere la blockchain. "

Stewart Allen, direttore operativo della società di calcolo quantico IonQ, ritiene che, quando un computer quantico crescerà per diventare sufficientemente potente da mettere a repentaglio l'integrità degli attuali blockchain, i sistemi di sicurezza saranno passati ad algoritmi in grado di contenerli:

"Non esiste una vera minaccia per i computer quantistici che interrompono la crittografia a blocchi a breve termine. Se e quando questo accadrà, la crittografia si sarà spostata su più algoritmi a prova di quantum. Siamo almeno un decennio che i computer quantistici sono in grado di rompere la crittografia a blocchi ".

Altri, tuttavia, non hanno condiviso questa visione ottimistica.

Il direttore esecutivo di ILCoin, Norbert Goffa, ha espresso la sua preoccupazione per il potenziale emergere di pool di miniere a energia quantica:

"Se qualcuno ha un pool di mining basato sui quanti, è facile dominare gli altri. (…) Oggi non abbiamo macchine minerarie basate sui quanti. D'altra parte, molte aziende hanno lavorato alla tecnologia dell'informatica basata sui quanti. Crediamo che nei prossimi cinque anni potrebbe essere reale. Forse meno, chi lo sa? "

Rakesh Ramachandran, CEO e co-fondatore di QBRICS Inc, ha sottolineato che il calcolo quantico è destinato ad avere un effetto praticamente in ogni sfera in cui viene utilizzata la crittografia. Nel caso della tecnologia blockchain, ha detto, potremmo aspettarci un cambiamento sistemico:

"I computer quantistici ridefiniranno la crittografia non solo della blockchain, ma ovunque ci sia un'applicazione della crittografia che include cose semplici come un sito web di banking online. Vi è una considerevole ricerca e lavoro per mitigare gli effetti e passare alla crittografia quantistica o alla crittografia post-quantica.

"Tuttavia, la sfida della blockchain non riguarda solo la minaccia rappresentata dal calcolo quantico, ma anche la portata di come la blockchain migrerà alla nuova versione della crittografia".

Tutti gli esperti hanno fornito stime sorprendentemente simili su quanto tempo abbiamo prima che i computer quantistici possano rappresentare una minaccia per l'integrità delle blockchain, variando in un intervallo compreso tra cinque e 10 anni. Erano anche abbastanza coerenti nelle loro ricette per affrontare potenziali attacchi quantici: la maggior parte concorda sul fatto che sarà necessario un graduale passaggio alla crittografia a resistenza quantistica, oltre a costruire infrastrutture che la supportino. Le blockchain dovranno evolversi, ma è improbabile che la tecnologia di calcolo quantico minacci fondamentalmente la loro esistenza.



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