کاربرد کامپیوتر کوانتومی بر بلاک چین و ارزهای دیجیتال

مفهوم کامپیوترهای کوانتومی اولین بار در دهه 1980 توسط ریچارد فاینمن ارائه شد و در سال 1998 اولین کامپیوتر کوانتومی با ظرفیتی 2 کیوبیت ساخته شد. اما بعد از گذشت تنها دو سال کامپیوترهای کوانتومی دیگری با ظرفیت 5 و 7 کیوبیت ساخته شدند، اما اوج پیشرفت در زمینه ساخت کامپیوترهای کوانتومی، در سال 2011 و با ساخت کامپیوتر کوانتومی 128 کیوبیتی توسط شرکت کانادایی Dwave بود. اگر نمی‌دانید کامپیوتر کوانتومی (Quantum Computer) رایانه‌ای بسیار قدرتمند و هوشمند است که از قوانین مکانیک کوانتوم پیروی می‌کند، کامپیوترهای کوانتومی از واحد به نام کیوبیت برخوردار هستند که در هر زمان هم 0 و هم 1 هستند. این ویژگی همان ویژگی است که سبب برتری کامپیوترهای کوانتومی بر کامپیوترهای کلاسیک شده است.

در سال 2019 گوگل ادعا کرد که یک کامپیوتر کوانتومی ساخته است که توانایی انجام محاسبات را 1 میلیارد بار سریع‌تر از قوی‌ترین ابر رایانه حال حاضر یعنی Sequoia را دارد. اما IBM این ادعا را کاملا مسخره و با علم کنونی غیر قابل انجام دانست. اما اگر این گونه باشد چه اتفاقی برای ارزهای دیجیتال خواهد افتاد؟ مسئله کامپیوترهای کوانتومی و تاثیر آن‌ها بر بازار ارزهای دیجیتال همواره مورد توجه فعالان این بازار بوده است. یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند تمامی محاسبات را در کسری از ثانیه حل کند، اما آیا این موضوع را می‌توان تهدیدی بالقوه برای ارزهای دیجیتال دانست؟ آیا با توسعه کامپیوترهای کوانتومی دنیای کریپتو به طور کامل نابود خواهد شد؟ اگر به دنبال یافتن پاسخی مناسب برای این سوالات هستید تا انتهای این محتوا با ما همراه باشید تا شما را با تاریخچه پیدایش کامپیوترهای کوانتومی، تفاوت این نوع کامپیوتر با کامپیوترهای معمولی و .. آشنا کنیم.

تفاوت کامپیوترهای دیجیتالی و کوانتومی

برای درک بهتر تفاوت بین کامپیوترهای دیجیتال و کامپیوترهای کوانتومی، بهتر است ابتدا بفهمیم کامپیوترهایی که همه ما دائما از آنها استفاده می کنیم چگونه کار می کنند. کامپیوترهای رومیزی، لپ تاپ و گوشی های هوشمند انواع کامپیوترها هستند، این کامپیوترها اطلاعات را از ما دریافت می کنند و با پردازش اطلاعات دریافتی، نتیجه را به ما برمی گردانند.

در کامپیوترها، پردازش اطلاعات به عهده پردازنده یا CPU است که کامپیوتر از طریق استفاده از ترانزیستور انجام می دهد. ترانزیستورها عملکردی مشابه کلید برق دارند که می توان آن را روشن یا خاموش کرد. اگر بخواهیم این مفهوم را با عملکرد ترانزیستورها شبیه سازی کنیم، خاموش برابر با صفر و روشن برابر با یک است، این تنها زبانی است که کامپیوتر می تواند آن را بفهمد.

به نقل از سایت hackernoon

Supercomputers aren’t as powerful as you may think and may fail in modeling complex cryptographic problems, chemical reactions, natural systems, etc. Quantum computers can solve these problems despite their complexity.

However, Quantum computing can also prove detrimental to today’s cryptography standards with its immense speed. Blockchain technology can counter the challenges by reinventing its current implementation to nullify such impact.

 

ساختار کلی کامپیوترهای دیجیتال و کوانتومی

واحد اطلاعات در کامپیوترهای کوانتومی کیوبیت است در حالی که در کامپیوترهای دیجیتال بیت است. بیت ها فقط می توانند دو حالت صفر یا یک داشته باشند، در حالی که کیوبیت ها می توانند همزمان صفر، یک یا هر یک از این اعداد باشند. رایانه های کوانتومی از سیستم های کوانتومی مانند الکترون ها، فوتون ها یا اتم ها و یون ها استفاده می کنند، در حالی که رایانه های دیجیتال از ترانزیستورها استفاده می کنند.

به طور خلاصه، قوانین حاکم بر کامپیوترهای کوانتومی با قوانین محدودیت فیزیکی که به راحتی قابل مشاهده هستند، متفاوت است، این سیستم درون اتمی پیروی می کنند. پردازش اطلاعات در کامپیوترهای کوانتومی به صورت موازی انجام می شود، به عبارت دیگر، هیچ توالی عملیاتی مانند کامپیوترهای دیجیتال در کامپیوترهای کوانتومی وجود ندارد و تمامی عملیات را می توان به صورت همزمان انجام داد که سرعت پردازش کوانتومی کامپیوترها را میلیون ها برابر بیشتر از کامپیوترهای دیجیتالی می کند.

یکی از معایب کامپیوترهای کوانتومی اجرای یک بحران امنیتی است که در تمام دنیا شاهد آن خواهیم بود و سیستم های رمزنگاری از جمله بلاک چین در معرض تهدید قرار خواهند گرفت. کلیه رمزهای عبور موجود در اینترنت به دلیل قدرت پردازش فوق العاده بالا رایانه های کوانتومی قابل هک شدن هستند. البته زمانی که همه بتوانند از این کامپیوترهای کوانتومی استفاده کنند، امنیت همچنان برقرار است.

تاثیر کامپیوتر کوانتومی بر بلاک چین و ارزهای دیجیتال

نابودی ارزهای دیجیتال

نابودی ارزهای دیجیتال با به کارگیری کامپیوترهای دیجیتال

همانطور که می دانید ارزهای دیجیتال در شبکه بلاک چین پیاده سازی می شوند، شبکه بیت کوین از یک سیستم رمزگذاری برای ایمن سازی شبکه بلاک چین خود استفاده می کند. امنیت شبکه توسط نودهای شبکه تامین می شود که در واقع کامپیوترهای سراسر جهان هستند. بنابراین با ظهور کامپیوترهای کوانتومی، طبیعی است که به رابطه بین کامپیوترهای کوانتومی و بلاک چین فکر کنیم.

عملیات شبکه و ضبط امن تراکنش ها اکنون توسط ابررایانه های دیجیتالی کلاسیک انجام می شود. رایانه های ساخته شده توسط شرکت های مختلف از جمله گوگل، مایکروسافت و آی بی ام. همانطور که در بالا ذکر شد، کامپیوترهای دیجیتال تنها می توانند یک کار را در یک زمان انجام دهند و پس از عملیات یک، می توانند عملیات دو، سه و غیره را انجام دهند، چیزی که در محاسبات کوانتومی کاملاً تغییر کرده است.

یک کامپیوتر کوانتومی قادر است هزاران کار را همزمان پردازش و انجام دهد. این ظرفیت فوق‌العاده بالای پردازش داده، اگرچه یک نقطه قوت برای این رایانه‌ها است، اما نفوذ به اطلاعات ذخیره شده در این رایانه‌ها را بسیار آسان می‌کند، بنابراین ساخت یک بلاک چین بر روی یک رایانه کوانتومی برای محافظت از داده‌های رمزگذاری شده بسیار جسورانه است. دانشمندانی که در زمینه امنیت و رمزنگاری کار می کنند، در تلاش هستند تا سیستمی را برای محافظت از داده های کاربرانی که در آینده از رایانه های کوانتومی استفاده خواهند کرد، توسعه دهند.

شکستن توابع رمزنگاری استاندارد در شبکه بلاک چین با استفاده از کامپیوترهای دیجیتال کلاسیک نیز به منابع محاسباتی عظیمی نیاز دارد. اما کامپیوترهای کوانتومی با قدرت پردازش خارق‌العاده‌شان می‌توانند همه چیز را تغییر دهند، یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند عملکردهای رمزنگاری استاندارد شبکه بلاک چین را در مدت زمان کوتاهی از بین ببرد.

ساخت بلاک چین براساس کوانتوم

تا اینجا متوجه شدیم که اگر شبکه بلاک چین به همان روش و با همان سطح امنیتی به کار خود ادامه دهد، با ظهور کامپیوتر کوانتومی، شبکه بلاک چین عملا ارزش خود را از دست خواهد داد. آیا امکان ترکیب کامپیوتر کوانتومی و بلاک چین وجود دارد؟

بسیاری از مردم بلاک چین را به عنوان شبکه ای می شناسند که به طور ایمن داده ها و تراکنش های بیت کوین را ذخیره می کند. اما آیا بلاک چین محدود به بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال است؟ قطعاً نه، قراردادهای هوشمند، توسعه نرم افزارهای رایانه ای دو نمونه از صدها موردی است که می توان در شبکه بلاک چین ثبت کرد. بنابراین رمزنگاری انجام شده توسط کامپیوترهای کلاسیک شانسی در برابر کامپیوترهای کوانتومی ندارد.

برای اینکه شبکه بلاک چین بتواند بر این مشکل غلبه کند، حداقل باید قدرت خود را به اندازه کامپیوترهای کوانتومی افزایش دهد، راه حل آن استفاده از کدهای رمزگذاری کوانتومی است که در این صورت کامپیوترهای کوانتومی قادر به شکستن کدهای رمزگذاری شبکه نخواهند بود. راه حل دیگری که می توان در شبکه بلاک چین پیاده سازی کرد، بازسازی شبکه بلاک چین بر اساس رایانه های کوانتومی است. این روش بنیادی توسط دل راجان و مت ویسر از دانشگاه ولینگتون نیوزلند پیشنهاد شد.

جمع بندی

پاسخ‌های بسیار زیاد و متفاوتی در خصوص امکان نابودی ارزهای دیجیتال توسط کامپیوترهای کوانتومی وجود دارد. با توجه به اهمیت این موضوع تا کنون مقالات بسیار زیادی در این زمینه نوشته شده‌ است، بسیاری از این مقالات بر روی راه حل‌های ارائه شده توسط تیم توسعه دهنده ارزهای دیجیتال در برابر خطر کامپیوتر کوانتومی اشاره دارد. در یکمی از این مقالات که توسط محققان روسی نوشته شده است، این محققان نشان داند که با استفاده از روش QKD می‌توان تهدیدهای ناشی از یک کامپیوتر کوانتومی را رفع کرد. باید قبول کرد که کامپیوتر کوانتومی تهدید بسیار جدی برای بازار ارزهای دیجیتال به شمار می‌رود، اما این به این معنی نیست که بعد از پیدایش یک ابر کامپیوتر کوانتومی کار ارزهای دیجیتال به راحتی تمام می‌شود، چرا که توسعه دهندگان رمز ارزها حتما برای رفع این خطر اقداماتی را انجام داده‌اند. با توجه به قدرت پردازش کامپیوترهای کوانتومی بهتر است تا این کامپیوترها در اختیار کشورهای توسعه یافته و خواهان صلح باشد تا مشکلی ایجاد نکنند.

سوالات متداول

رایانه های کوانتومی چگونه بیت کوین و بلاک چین را نابود می کند؟
محاسبات کوانتومی به دلیل قدرتی که دارد می تواند فناوری رمزگذاری شبکه بلاک چین بیت کوین را بشکند.

آیا بیت کوین می تواند، از حمله کامپیوترهای کوانتومی جان سالم به در ببرد؟

امروزه خطر حملات کامپیوترهای کوانتومی برای شکستن الگوریتم‌های پیچیده رمزگذاری بیت کوین حذف شده است.