رایانه‌های کوانتومی؛ خطری بالقوه برای بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال

آی‌‌تی‌من- کامپیوترهای کوانتومی که بر اصول مکانیک کوانتومی متکی هستند، در تئوری می‌توانند عملیات محاسباتی خاصی را انجام دهند که برای کامپیوترهای کلاسیک امروزی سال‌ها زمان می‌برد.

کامپیوتر کوانتومی با استفاده از بیت کوانتومی یا «کیوبیت» کار می‌کند. برخلاف بیت‌های باینری سنتی که فقط می‌توانند صفر یا یک باشند، کیوبیت‌ها می‌توانند ترکیبی از صفر و یک به طور همزمان باشند. این ویژگی کیوبیت‌ها که به عنوان «برهم نهی» شناخته می‌شود، کامپیوترهای کوانتومی را قادر می‌سازد تا چندین محاسبات را به صورت موازی انجام دهند. علاوه بر این، پدیده‌ای به نام «درهم تنیدگی» به دو کیوبیت اجازه می‌دهد تا به گونه‌ای به هم متصل شوند که حالت یک کیوبیت بر وضعیت دیگری تأثیر بگذارد. این اثر، همراه با برهم نهی، به رایانه‌های کوانتومی اجازه می‌دهد تا محاسبات را بسیار سریع‌تر انجام دهند.

اما کامپیوترهای کوانتومی امروزی دارای کاربرد محدود هستند و کوچک‌ترین تداخل محیطی، مانند میدان مغناطیسی زمین، تشعشعات محلی، و حتی پرتوهای کیهانی محاسبات انجام شده آنها را مستعد خطا می‌کند. به دلیل این چالش‌های فنی و عملیاتی، رایانه‌های کوانتومی در حال حاضر در دسترس تعداد انگشت شماری از شرکت‌ها و محققان هستند و ممکن است یک دهه یا بیشتر طول بکشد تا رایانه‌های کوانتومی بر پروتکل‌های رمزنگاری فعلی تأثیر بگذارند.

با این حال، تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که این نقطه عطف ممکن است زودتر از حد انتظار رخ دهد.

محققان آی‌بی‌ام و دانشگاه برکلی در ژوئن 2023 نشان می‌دهد که حتی رایانه‌های کوانتومی پر مستعد خطا نیز می‌توانند ابزاری فراتر از توانایی رایانه‌های کلاسیک امروزی ارائه دهند.

کاربرد وسیع رایانه‌های کوانتومی می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای، از جمله برای ارزهای دیجیتال و پروتکل‌های بلاک چین زیربنایی آن‌ها داشته باشد، زیرا عملکردهای رمزنگاری و استانداردهای رمزگذاری آنها در برابر حملات کوانتومی آسیب‌پذیر خواهند بود.

به عنوان مثال، ماینرهای رمزارز با استفاده از رایانه‌های کوانتومی خواهند توانست ارز دیجیتال را بسیار سریع‌تر از سایر ماینرها استخراج کنند. این مساله می‌تواند غیرمتمرکز بودن بسیاری از پروتکل‌های بلاک چین مبتنی بر استخراج را تهدید کند. رایانه‌های کوانتومی همچنین می‌توانند کلید خصوصی را از دورن کلید عمومی ‌رمزگشایی کنند و به مجرمان این امکان را بدهند تا ارزهای دیجیتال را کنترل و در نهایت سرقت کنند.

البته در واکنش به این تهدیدهای احتمالی، کارشناسان در حال تحقیق بر راهکارهای رمزنگاری پیچیده‌تری هستند که آنها را در برابر رایانه‌های کوانتومی ایمن می‌کند.
 
اختلال در استخراج ارزهای دیجیتال
بسیاری از محبوب‌ترین و پرکاربردترین ارزهای رمزنگاری شده جهان، از جمله بیت کوین، برای ایمن کردن پروتکل بلاک‌چین، به پروتکل اثبات کار (PoW) متکی هستند. این پروتکل به اعضای شبکه که به عنوان ماینر شناخته می‌شوند نیاز دارد تا با یکدیگر رقابت کنند و اولین کسانی باشند که معماهای پیچیده ریاضی را برای اعتبارسنجی تراکنش‌های جدید در بلاک چین حل می‌کنند  و برنده این رقابت، ارز دیجیتالی پاداش می‌گیرد.

یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند معماهای ماینینگ را بسیار سریع‌تر از دستگاه‌های ماینینگ نسل فعلی حل کند، و به کسانی که به رایانه‌های کوانتومی دسترسی دارند، اجازه می‌دهد تا پاداش‌های استخراج جمع‌آوری و فرآیند اعتبارسنجی تراکنش را کنترل کنند. این فرایند با نام «حمله 51 درصدی» شناخته می‌شود. محققان می‌گویند که حملات 51 درصدی به بیت‌کوین توسط رایانه‌های کوانتومی ممکن است تا سال 2028 امکان‌پذیر نباشد؛ اما شواهد اخیر نشان می‌دهد که این حملات ممکن است زودتر اتفاق بیفتد.
 
رمزگشایی و سرقت کلیدهای خصوصی
کامپیوترهای کوانتومی که قادر به شکستن رمزنگاری‌های مدرن هستند و می‌توانند خلافکاران را قادر به کنترل و سرقت ارز دیجیتال دیگران کنند. به طور خاص، رایانه‌های کوانتومی در آینده می‌توانند کلیدهای خصوصی ارزهای دیجیتال را از آدرس‌های عمومی ‌مربوطه تشخیص دهند، زیرا کلیدهای خصوصی با طرح‌های امضای دیجیتالی و بر اساس پروتکل‌های رمزنگاری مدرن رمزگذاری می‌شوند.

محققان عموماً بر این باورند که این نوع تهدید امنیتی برای پروتکل‌های بلاک‌چین عمومی، از حمله کوانتومی به فرآیند استخراج ارزهای دیجیتال امکان‌پذیرتر است.

ارزش بازار جهانی ارزهای دیجیتال بیش از 1.15 تریلیون دلار است. ارزهای رمزنگاری شده بخشی در حال رشد و جدایی ناپذیر از سبدهای سرمایه گذاری خرد و نهادی در سراسر جهان هستند و اگرچه رایانه‌های کوانتومی تهدیدی فوری محسوب نمی‌شوند؛ اما به زودی می‌توانند خطرات مهمی را برای این نوع دارایی در حال رشد ایجاد کنند.