گفته می‌شود که بلاک چین یکی از امن‌ترین فناوری‌های موجود است ولی این حرف تا زمانی درست است که رایانش کوانتومی فراگیر نشده باشد زیرا کامپیوترهای کوانتومی قدرت محاسباتی بسیار بیشتری دارند و به همین دلیل می‌توانند شبکه‌های مبتنی بر بلاک چین را به خطر بیاندازند.
عامل جذابیت و دلیل اصلی استفاده از بلاک چین این است که دفاتر کل توزیع‌شده‌ای که با رمزنگاری امن شده‌اند، در وضعیت فعلی فناوری رایانش و در حالت عادی تقریباً «نفوذناپذیر» هستند اما اعتبار این ادعا به‌شدت به «وضعیت فناوری» بستگی دارد. اگر در حوزه رایانش تغییر بنیادینی اتفاق بیفتد، ممکن است سیستم‌های مبتنی بر بلاک چین امروزی نسبت به تهدیدهایی آسیب‌پذیر شوند که در طراحی‌شان در نظر گرفته نشده‌اند اما چقدر احتمال دارد که چنین تهدیدی در کوتاه‌مدت عملی شود؟
کلیک کنید و جدیدترین اخبار بلاک چین را بخوانید
گام‌های بلندی که فیزیکدانها در سه دهه گذشته برای ایجاد کامپیوتر کوانتومی برداشته‌اند، ممکن است به‌زودی منجر به چنین تغییری شود. درحالی‌که دانشمندان هرلحظه ممکن است به نقطه عطفی برسند که «برتری کوانتومی» خوانده می‌شود (یعنی کامپیوتری کوانتومی بتواند در وظیفه‌ای خاص عملکردی بهتر از کامپیوترهای عادی داشته باشد)، این پرسش مطرح می‌شود که آیا دستگاه‌های مبتنی بر کوانتوم می‌توانند بلاک چین را از رده خارج کنند.
مقدمه‌ای بر رایانش کوانتومی
کامپیوتر کوانتومی دستگاهی است که برای انجام محاسبات از اصول مکانیک کوانتوم استفاده کند. کامپیوترهای عادی برای ذخیره‌سازی و پردازش اطلاعات از واحدهای دودویی به نام بیت استفاده می‌کنند که می‌توانند یکی از دو حالت ممکن صفر یا یک را داشته باشند. ماشین‌های کوانتومی از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند که می‌توانند همزمان صفر و یک باشند. این پدیده که برهم‌نهی نام دارد، این دستگاه‌ها را قادر می‌سازد که برخی از کارها را بسیار سریع‌تر از دستگاه‌های مبتنی بر بیت انجام دهند.
مفهوم بنیادین دیگری در نظریه کوانتومی درهم‌تنیدگی است. وقتی دو ذره درهم‌تنیده باشند، حالت کوانتومی یکسانی دارند و اگر یکی از آن‌ها ذره دیگر را وادار به تغییر کند، صرف‌نظر از اینکه فاصله فیزیکی دو ذره چقدر باشد، حالت هر دو تغییر می‌کند. جفت کردن کیوبیت‌ها به این صورت منجر به رشد تصاعدی قدرت رایانش کامپیوتر کوانتومی می‌شود.
حالت برهم‌نهی برای انجام محاسبات ضروری است و رسیدن به آن دشوار و حفظ آن فوق‌العاده سخت است. فیزیکدانها از امواج لیزر و مایکروویو برای قرار دادن کیوبیت‌ها در این حالت استفاده می‌کنند و بعد مجموعه‌ای از روش‌ها را برای محافظت از این حالت در برابر کوچک‌ترین نوسان‌های دمایی، نویزها و امواج الکترومغناطیسی به‌کار می‌گیرند. کامپیوترهای کوانتومی فعلی به‌شدت مستعد خطا هستند. دلیل این مسئله شکنندگی شرایط کاری است که پیش از انجام اغلب عملیات‌ها در فرایندی به نام ناهمدوسی ایجاد می‌شود.
قدرت رایانش کوانتومی وابسته به تعداد کیوبیت‌هایی است که یک ماشین می‌تواند همزمان استفاده کند. درحالی‌که در دهه ۱۹۹۰ اولین آزمایش با تنها ۲ کیوبیت انجام شد، اکنون قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی موجود که متعلق به گوگل است، می‌تواند تا ۷۲ کیوبیت را استفاده کند.
کامپیوترهای کوانتومی و بلاک چین
علیرغم وجود برخی تردیدهای رایج، ایده تغییرناپذیری و امنیت بی‌نظیر بلاک چین تا حد زیادی پذیرفته‌شده است، این تفکر مبنای اعتماد مردم به دارایی‌های دیجیتال است و پذیرش آن از طرف توده مردم را تقویت می‌کند. بااین‌حال ظهور رایانش کوانتومی می‌تواند استحکام رمزنگاری کلید عمومی یعنی ستون اصلی امنیت بلاک چین را به خطر بیندازد.
اگرچه دامنه کاربردهای بالقوه کامپیوترهای کوانتومی گسترده است، مرتبط‌ترین کاربرد آن به فناوری بلاک چین و به‌طور کلی‌تر رمزنگاری ظرفیت آن برای اجرای بسیار سریع‌تر الگوریتم‌های خاص در مقایسه با ابرکامپیوترهای موجود است. یکی از پربحث‌ترین موارد استفاده احتمالی اجرای الگوریتم معروف شُر برای تجزیه اعداد طبیعی است که به‌طور بالقوه می‌تواند بسیاری از روش‌های رمزنگاری امروزی را منسوخ کند.
همان‌طور که گروهی از پژوهشگران مرکز کوانتوم روسیه در مقاله‌ای برای مجله Nature اظهار داشته‌اند، منشأ یکی از ریسک‌های بالقوه وابستگی شدید امنیت بلاک چین به تابع‌های ریاضی یک‌طرفه است (تابع‌هایی که محاسبه آن‌ها ساده است اما محاسبه معکوس آن‌ها بسیار دشوارتر است). از این تابع‌ها برای ایجاد امضای دیجیتال و اعتبارسنجی تراکنش‌ها در دفتر کل استفاده می‌شود.
مجرمی با داشتن یک دستگاه کوانتومی می‌تواند محاسبات معکوس را بسیار سریع‌تر انجام دهد و درنتیجه بتواند امضا جعل کند، از هویت کاربران دیگر استفاده کند و به دارایی‌های دیجیتالشان دسترسی پیدا کند. درزمینهٔ استخراج، چنین نقش‌آفرین بدطینتی می‌تواند بر فرایند به‌روزرسانی دفتر کل مسلط شود، تاریخچه تراکنش‌ها را تغییر دهد و کوین‌ها را چندباره خرج کند.
پژوهشگران روس پیشنهاد کرده‌اند که معماران سیستم‌های رمزنگاری‌شده باید بی‌درنگ اقدام‌های احتیاطی را در دستور کار قرار دهند. یکی از راه‌حل‌های بالقوه جایگزینی امضاهای دیجیتال متعارف با رمزنگاری مقاوم در برابر رایانش کوانتومی است، منظور آن نوع الگوریتم‌های امنیتی هستند که به‌طور ویژه برای مقاومت در برابر حملات کامپیوترهای کوانتومی قدرتمند طراحی‌شده‌اند. راه‌حل دیگری که این پژوهشگران روس پیشنهاد داده‌اند تنها با ظهور اینترنت کوانتومی امکان‌پذیر خواهد شد که هنوز چند دهه با آن فاصله داریم. این راه‌حل که معماری ارتباط بی‌سیم بر مبنای پیوند میان ذرات کوانتومی درهم‌تنیده و دور از هم است، مدل‌ها و طراحی‌های بلاک چین جدید بسیار زیادی را امکان‌پذیر می‌کند.
این پیشنهاد تا حدی مشابه ایده شگفت‌انگیز دل راجان (Del Rajan) و مت وایزر (Matt Visser) از دانشگاه ویکتوریای نیوزیلند است که به‌تازگی در مقاله‌ای پژوهشی ارائه کردند. آن‌ها پیشنهاد کرده‌اند از کاربرد رمزنگاری کوانتومی صرف‌نظر کنیم و به‌طور مستقیم بلاک چین را به سیستمی مبتنی بر کوانتوم تبدیل کنیم. مدل آن‌ها بلاک چینی را توصیف می‌کند که مبتنی بر کیوبیت‌هایی است که علاوه بر فضا در زمان نیز درهم‌تنیده هستند. تلاش برای تغییر سابقه تراکنش‌هایی که با تاریخچه حالت‌های یک‌ذره در طول زمان کدگذاری شده‌اند، بدون از بین بردن آن ذره امکان‌پذیر نخواهد بود. بااین‌حال تحقق این مدل نیز تنها پس از عملیاتی شدن اینترنت کوانتومی ممکن خواهد شد.
متخصصان اظهارنظر می‌کنند
درحالی‌که هنوز ظاهراً چند دهه با راه‌حل‌های آینده‌نگرانه پژوهشگران فاصله داریم، در حال حاضر شاهد پژوهش‌ها و پیشرفت‌های عملی بسیاری در رایانش کوانتومی و رمزنگاری کوانتومی هستیم. در نظرسنجی کوین‌تلگراف از متخصصانی که درزمینهٔ کاربردهای رایانش کوانتومی کارکرده‌اند، دیدگاه‌های متفاوتی در مورد سطح فوریت تهدید کوانتوم مطرح شد. یانیو آلتشولر (Yaniv Altshuler)، پژوهشگر MIT و مدیرعامل و هم‌بنیان‌گذار پلتفرم آنالتیکس پیشگویانه Endor Protocol گفت:
«کامپیوترهای کوانتومی مدام قدرتمندتر می‌شوند و از آنچه اغلب افراد انتظار داشتند، سریع‌تر پیشرفت می‌کنند. بااین‌حال قابلیت‌های این کامپیوترها بلاک چین را نابود نمی‌کنند. هرسال با ارائه سخت‌افزارهای جدید، دوباره نگرانی‌ها نسبت به استحکام بلاک چین برانگیخته می‌شود اما هیچ مدرک قاطعی وجود ندارد که رایانش کوانتومی بلاک چین را در معرض خطر قرار می‌دهد.»
استوارت آلن، مدیر ارشد عملیات شرکت رایانش کوانتومی IonQ معتقد است، تا زمانی که کامپیوترهای کوانتومی به پیشرفتی برسند که برای به‌خطر انداختن استحکام بلاک چین‌های امروزی به‌اندازه کافی قدرتمند باشند، سیستم‌های امنیتی از الگوریتم‌هایی بهره خواهند برد که توانایی مهار این خطرها را دارند:
«در کوتاه‌مدت کامپیوترهای کوانتومی به‌هیچ‌وجه تهدیدی برای شکستن رمزنگاری بلاک چین نیستند اما اگر زمانی این اتفاق بیفتد، رمزنگاری به الگوریتم‌های مقاوم‌تر در برابر کوانتوم روی خواهد آورد. تا زمانی‌که کامپیوترهای کوانتومی بتوانند رمزنگاری بلاک چین را بشکنند، دست کم یک دهه طول می‌کشد.»
بااین‌حال دیگران چنین دیدگاه خوش‌بینانه‌ای ندارند.
مدیر اجرایی ILCoin، نوربرتا گوفا (Norberta Goffa) نگرانی خود نسبت به ظهور استخرهای استخراج قدرت گرفته از رایانش کوانتومی را ابراز کرد:
«اگر فردی استخر استخراج مبتنی بر کوانتوم داشته باشد، به‌راحتی می‌تواند بر دیگر حاضران شبکه مسلط شود. در حال حاضر هنوز دستگاه استخراج مبتنی بر کوانتوم وجود ندارد اما بسیاری از شرکت‌ها در حال کار روی فناوری رایانش کوانتومی هستند. معتقدیم این فناوری تا پنج سال دیگر عملی می‌شود، شاید هم کمتر، نمی‌توان مطمئن بود.»
راکش راماچاندران (Rakesh Ramachandran)، مدیرعامل و هم‌بنیان‌گذار QBRICD Inc. تأکید کرد که رایانش کوانتومی می‌تواند تقریباً بر همه حوزه‌هایی تأثیر بگذارد که رمزنگاری در آن‌ها استفاده می‌شود. او می‌گوید احتمالاً باید منتظر تغییری سیستمی در فناوری بلاک چین باشیم:
«کامپیوترهای کوانتومی نه تنها رمزنگاری در حوزه بلاک چین بلکه در هر حوزه‌ای که کاربرد رمزنگاری وجود دارد، ازجمله مسائل ساده مثل وب‌سایت‌های بانکداری آنلاین را بازتعریف می‌کنند. برای کاهش آثار رایانش کوانتومی و حرکت به سمت رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم یا رمزنگاری پساکوانتومی پژوهش‌ها و تلاش‌های قابل‌ملاحظه‌ای در حال انجام است. بااین‌حال بلاک چین تنها با تهدید رایانش کوانتومی مواجه نیست بلکه چالش نحوه گذار به نسخه جدید رمزنگاری را نیز پیش رو دارد.»
جالب بود که همه متخصصان از فاصله ما با زمانی که کامپیوترهای کوانتومی به تهدیدی برای استحکام بلاک چین تبدیل می‌شوند، پیش‌بینی مشابهی ارائه دادند که بین پنج‌تا ده سال متغیر بود. توصیه‌ای که برای برخورد با حملات احتمالی مبتنی بر رایانش کوانتومی کردند، نیز تقریباً یکسان بود، اغلب این متخصصان معتقد بودند تغییر رویکرد تدریجی به رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم و همچنین ایجاد زیرساخت برای پشتیبانی از این اقدام ضروری است. بلاک چین‌ها باید تکامل پیدا کنند اما بعید است که فناوری رایانش کوانتومی تهدیدی اساسی برای موجودیت آن‌ها باشد.
منبع : cointelegraph