آیا کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند بیت‌کوین را نابود کنند؟

به گزارش فناور، کامپیوترهای کوانتومی با قدرت پردازشیِ فراتر از تصور، دریچه‌ای نو به دنیای فناوری گشوده‌اند. این کامپیوترهای فوق‌پیشرفته که از قوانین عجیب‌ و شگفت‌انگیز فیزیک کوانتوم پیروی می‌کنند، قادر به‌حل مسائلی هستند که حتی قدرتمندترین ابرکامپیوترهای امروزی نیز از عهده‌شان برنمی‌آیند. حال تصور کنید چنین قدرتی چگونه می‌تواند انقلابی در حوزه‌هایی مانند داروسازی، امنیت سایبری و حتی آینده‌ی بازارهای مالی به‌ویژه بازار رمز‌ارزها ایجاد کند.

در دنیای کریپتو، الگوریتم‌های رمزنگاری که قلب تپنده‌ی بیت‌کوین و اتریوم هستند، به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که شکستن آن‌ها با فناوری فعلی به میلیاردها سال زمان نیاز دارد. اما ظهور کامپیوترهای کوانتومی، این فرضیه را به چالش می‌کشد. آیا این ابرماشین‌های شگفت‌انگیز می‌توانند قفل‌هایی را بشکنند که تا دیروز غیرقابل‌نفوذ به‌نظر می‌رسیدند؟ با ما همراه باشید تا تأثیرات احتمالی کامپیوترهای کوانتومی بر آینده‌ی بازار کریپتو، به‌ویژه بیت‌کوین، را بررسی کنیم.

ویلو؛ سلاحی مرگبار علیه بیت‌کوین؟

روز نهم دسامبر ۲۰۲۴، قیمت بیت‌کوین که چند وقتی رشد صعودی داشت، از حدود ۱۰۰هزار دلار به ۹۴ هزار دلار افت کرد. یکی از دلایل اصلی این افت را به نگرانی درباره‌ی تراشه‌ی کوانتومی جدید گوگل به نام ویلو نسبت می‌دهند؛ تراشه‌ای که می‌تواند مسائلی را که برای ابرکامپیوترهای کلاسیک میلیاردها سال طول می‌کشد، تنها در پنج دقیقه حل کند!

بیت‌کوین برای امنیت خود از الگوریتم‌هایی مانند SHA-256 و ECDSA استفاده می‌کند. روی کاغذ، الگوریتم SHA-256 از تهدیدات کامپیوترهای کوانتومی در امان است، زیرا حتی قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی برای شکستن آن به منابع بسیار عظیمی نیاز دارد. اما امضای دیجیتال ECDSA که برای تایید تراکنش‌های بیت‌کوین به‌کار می‌رود، در صورت پیشرفتِ قابل‌توجه کامپیوترهای کوانتومی، ممکن است آسیب‌پذیرتر باشد.

اگر کامپیوترهای کوانتومی به مرحله‌ای برسند که بتوانند این الگوریتم‌ها را بشکنند، امنیت والت‌ها و تراکنش‌ها به خطر می‌افتد. آیا ویلو به این مرحله‌ی نگران‌کننده رسیده است؟
طبق برآوردها، رمزنگاری بیت‌کوین به ۱۳ میلیون کیوبیت نیاز دارد تا در ۲۴ ساعت شکسته شود. درنتیجه، تراشه‌ی ویلو با ۱۰۵ کیوبیت، فاصله زیادی تا رسیدن به این نقطه دارد.

ویتالیک بوترین، هم‌بنیان‌گذار اتریوم، معتقد است که حداقل تا سال ۲۰۳۰ زمان داریم تا به‌طور جدی با چالش کامپیوترهای کوانتومی روبه‌رو شویم. این یعنی جامعه‌ی ارزهای دیجیتال هنوز فرصت کافی برای طراحی و پیاده‌سازی الگوریتم‌های مقاوم در برابر این فناوری را دارد و فعلا جای نگرانی نیست. اما با پیشرفت هرچه بیشتر کامپیوترهای کوانتومی، بازار کریپتو در معرض خطر جدی قرار می‌گیرد.

بمب ساعتی کوانتومی؛ شمارش معکوس برای امنیت ارزهای دیجیتال

این قدرت شگفت‌انگیز، کامپیوترهای کوانتومی را به ابزاری انقلابی برای حل مسائل پیچیده تبدیل کرده؛ اما از سوی دیگر، نگرانی‌هایی را درباره‌ی امنیت فناوری بلاک‌چین به وجود آورده است. تصور کنید که یک کامپیوتر کوانتومی با ۱٫۹ میلیارد کیوبیت و به‌کمک الگوریتم شور (Shor’s Algorithm) در مدت ۱۰ دقیقه، رمزنگاری بیت‌کوین را بشکند! در این صورت، کل اقتصاد رمزارزها در معرض سقوط قرار می‌گیرد.

الگوریتم شور می‌تواند فاکتورگیری اعداد بزرگ را به‌سرعت انجام دهد؛ یعنی هر عدد بزرگی را در یک چشم بر هم زدن، به عوامل اولش تجزیه کند. این توانایی به این دلیل نگران‌کننده است که بسیاری از روش‌های رمزنگاری مدرن مانند RSA از حاصل ضرب دو عدد اول استفاده می‌کنند. به‌طور عادی، پیدا کردن دو مضرب اول عدد بزرگی مثلا با ۲۳۲ رقم، حدود ۲ سال زمان می‌برد؛ اما کامپیوتر کوانتومی به‌کمک الگوریتم شور می‌تواند در عرض چند ثانیه این دو مضرب را پیدا و داده‌ی موردنظر را رمزگشایی کند.

همان‌طور که در ابتدای مطلب اشاره کردیم، علاوه بر تعداد کیوبیت‌ها، کیفیت آن‌ها نیز برای تبدیل شدن کامپیوتر کوانتومی به تهدیدی جدی برای بازار کریپتو لازم است. در ادامه، کمی بیشتر در این مورد صحبت می‌کنیم.

جنگ اعداد یا کیفیت؟

اواخر سال ۲۰۲۳، شرکت IBM از پردازنده‌ی کوانتومی جدیدی به نام Quantum Condor با ۱۱۲۱ کیوبیت رونمایی کرد. این پردازنده، دومین تراشه‌ی بزرگ تاریخ محسوب می‌شود و تنها اندکی از پردازنده‌ی ۱۱۲۵ کیوبیتی شرکت Atom که در اکتبر ۲۰۲۳ معرفی شد، کوچک‌تر است. اما باید بدانیم که در دنیای محاسبات کوانتومی، تنها افزایش تعداد کیوبیت‌ها کافی نیست، بلکه دقت کیوبیت‌ها یا نرخ خطای آن‌ها نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.

بنابراین، IBM تصمیم گرفت از پردازنده‌ی Condor در نسل بعدی کامپیوترهای کوانتومی خود، یعنی System Two، استفاده نکند. در عوض، این شرکت قصد دارد از پردازنده‌ی جدیدتری به نام Quantum Heron با ۱۳۳ کیوبیت استفاده کند. این پردازنده، به‌دلیل نرخ خطای به‌مراتب کمتر از Condor، گزینه‌ی بهتری برای توسعه‌ی سیستم‌های کوانتومی در آینده به شمار می‌رود.

درحالی‌که IBM تمرکز خود را بر کاهش خطا و افزایش دقت در سیستم‌های کوانتومی گذاشته است، گوگل با معرفی پردازنده‌ی کوانتومی ویلو، گامی بزرگ در افزایش قدرت محاسباتی برداشته است. این تراشه به‌حدی قدرتمند است که مسئله‌ای را که یک ابرکامپیوتر برای حلش به بیش از ۱۰ سپتیلیون سال (بیشتر از عمر جهان) زمان نیاز دارد، در کمتر از پنج دقیقه انجام می‌دهد. تراشه‌ی ویلو با ۱۰۵ کیوبیت، با وجود کوچک‌تر بودن از تراشه‌های IBM، بهترین عملکرد را از خود نشان داده است.

رمزنگاری؛ سلاح مخفی بلاک چین

محاسبات کوانتومی پتانسیلی بی‌نظیر دارد، اما تا زمانی که روش‌های پیشرفته‌تری برای کاهش خطاها توسعه نیابد، این فناوری نمی‌تواند به طور کامل شکوفا شود. در همین حال، توسعه‌دهندگان بلاک‌چین همچنان با استفاده از راهکارهای هوشمندانه، امنیت رمزارزها، به‌ویژه بیت‌کوین، را حفظ می‌کنند.

کلیدهای رمزنگاری

یکی از استراتژی‌های کلیدی برای افزایش امنیت بلاک‌چین، افزایش اندازه‌ی کلیدهای رمزنگاری است. این روش مانند یک مسابقه‌ی سرعت است که در آن مدافعان باید همیشه یک قدم جلوتر از مهاجمان باشند. به‌عنوان نمونه، استاندارد رمزنگاری پیشرفته (AES) با کلیدهای ۲۵۶ بیتی، همچنان در برابر تهدیدهای محاسبات کوانتومی مقاومت می‌کند. با این حال، صرفاً افزایش اندازه‌ی کلیدها کافی نیست، چراکه ظهور الگوریتم‌های جدید می‌تواند قواعد بازی را تغییر دهد.

در این میان، رمزنگاری مبتنی بر شبکه‌ یکی از امیدوارکننده‌ترین راه‌حل‌ها برای مقابله با تهدیدها است. این روش با افزودن نویز ریاضیاتی، حتی قوی‌ترین کامپیوترهای کوانتومی را سردرگم و حل مسائل را برای آن‌ها به چالشی غیرممکن تبدیل می‌کند؛ گویی معمایی پیچیده پیش رویشان قرار گرفته است که راه‌حلی برای آن وجود ندارد.

بااین‌حال، به‌روزرسانی سیستم‌های بلاک‌چین، به‌ویژه بیت‌کوین، فرآیند ساده‌ای نیست. برای تغییر کلیدهای رمزنگاری، تمام گره‌های شبکه باید این تغییرات را بپذیرند. در بیت‌کوین، کاربران باید کلیدهای جدید را فعال کنند و این کار تنها با امضای کلیدهای قدیمی ممکن است. کاربران غیرفعالی که این تغییر را انجام ندهند، در معرض خطر قرار می‌گیرند.

کلیدهای رمزنگاری نقش مهمی در امنیت دنیای دیجیتال ایفا می‌کنند. برای درک بهتر این مفهوم، باید به نحوه‌ی عملکرد آن‌ها توجه کنیم. در بازار رمزارزها، ارزهای دیجیتال معمولاً در کیف‌پول‌هایی نگهداری می‌شوند که با کیف‌پول‌های سنتی تفاوت اساسی دارند. این کیف‌پول‌ها به‌جای ذخیره ارز به‌صورت فیزیکی، از دو نوع کلید استفاده می‌کنند: کلید خصوصی و کلید عمومی. هر یک از این کلیدها وظایف خاصی دارند که به حفظ امنیت تراکنش‌ها و دارایی‌های دیجیتال کمک می‌کنند.

رمزنگاری پساکوانتومی؛ سپر دفاعی جدید بلاک چین

طراحی رمزنگاری‌های امروزی به‌گونه‌ای است که در برابر میلیاردها سال حملات کامپیوترهای معمولی مقاومت می‌کنند. اما کامپیوترهای کوانتومی با توان پردازشی حیر‌ت‌انگیز خود، این معادله را کاملا برهم می‌ریزند. پیشرفته‌ترین الگوریتم‌های رمزنگاری که زمانی غیرقابل‌شکست و غیرقابل‌نفوذ به‌نظر می‌رسیدند، ممکن است تنها در چند دقیقه، در برابر محاسبات کوانتومی قابل نفوذ باشند.

برآوردها حاکی از آن است که کامپیوترهای کوانتومی پیشرفته می‌توانند بسیاری از سیستم‌های رمزنگاری کنونی را تنها در ۶۰ دقیقه از کار بیندازند. این تهدید نه‌تنها ۴٫۲ تریلیون دلار دارایی دیجیتال را در معرض خطر قرار می‌دهد، بلکه امنیت جهانی را نیز با چالش‌های جدی مواجه می‌سازد.

آسیب‌پذیری رمزنگاری در برابر قدرت بی‌سابقه‌ی کامپیوترهای کوانتومی، یکی از دغدغه‌های اصلی فعالان بازار کریپتو است. هیچ الگوریتمی به‌طور کامل شکست‌ناپذیر نیست؛ هر رمزی با قدرت محاسباتی کافی و زمان مناسب، بلاخره خواهد شکست. اگر کامپیوترهای کوانتومی بتوانند کلیدهای خصوصی را از کلیدهای عمومی بازسازی کنند، کلیدهای رمزنگاری ممکن است به‌سادگی در اختیار مهاجمان قرار بگیرند.

شرکت‌های بزرگ با سرمایه‌گذاری میلیاردها دلار، سعی دارند پروتکل‌های امنیتی را به سطحی برسانند که از پس قدرت کامپیوترهای کوانتومی برآیند.

انقلاب در رمزنگاری؛ استانداردهای NIST

موسسه‌ی ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) فرآیند استانداردسازی رمزنگاری پساکوانتومی را آغاز کرده است. این فرآیند به‌صورت رقابتی، میان پژوهشگران از سراسر جهان انجام می‌شود. الگوریتم‌های ارائه شده در چندین مرحله بررسی می‌شوند و جامعه‌ی رمزنگاری با ارزیابی آن‌ها، نقاط قوت و ضعفشان را مشخص می‌کند.

با اینکه هنوز به‌طور دقیق مشخص نیست کامپیوترهای کوانتومی چه زمانی تهدید جدی برای رمزنگاری امروزی محسوب می‌شوند، منتظر ماندن کار عاقلانه‌ای نیست. فرآیند NIST کمک می‌کند تا با توسعه و بررسی دقیق الگوریتم‌های جدید، امنیت اطلاعات را در برابر چالش‌های آینده تضمین کنیم.

کامپیوترهای کوانتومی با توانایی خارق‌العاده در حل مسائل پیچیده، چشم‌انداز بسیاری از فناوری‌های کنونی، از جمله دنیای کریپتو، را با تهدید جدی روبه‌رو کرده‌اند. در قلب این تهدید، توانایی بالقوه‌ی کامپیوترهای کوانتومی برای شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری کنونی قرار دارد؛ الگوریتم‌هایی که امنیت ارزهای دیجیتال مانند بیت‌کوین بر آن‌ها استوار است.

خلاصه مطلب 

کامپیوترهای کوانتومی با توان محاسباتی بسیار بالا، قادر به شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری مورد استفاده در بیت‌کوین هستند.
این تهدید می‌تواند به سرقت دارایی‌های دیجیتال و بی‌اعتبار شدن شبکه بیت‌کوین منجر شود.
جامعه کریپتو در تلاش است تا با توسعه الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم، خود را برای این تهدید آماده کند.