Квантовый компьютер и майнинг — в чем опасность для криптовалют
В цифровом сообществе идут дискуссии по поводу угрозы вычислений с помощью физических частиц для блокчейн-алгоритмов. Какие изменения могут привнести в криптовалютную экономику оборудование новой эпохи, возможно ли объединить квантовый компьютер и майнинг — об этом в новой статье. Также расскажем, насколько реальны опасения, что PoW-добыча перестанет существовать
Что такое квантовый компьютер
Привычные машины используют двоичную систему вычислений. Любая информация для обработки учитывается в битах и имеет вид комбинации из чисел 1 и 0. Сложность работы с ней заключается в объемности данных. Однако в момент, когда нужно моделировать множество вариантов с использованием большого количества переменных, наступает кризис производительности. Для 2 цифр существует 4 уникальных сочетания. В случае поиска всех возможных 10-значных вариантов для 10 переменных — поиск может занять десятки месяцев.
Хеш при шифровании в алгоритме SHA-256 имеет длину 32 символа. Для декодирования нужно поочередно перебирать каждую комбинацию из 32 переменных. Даже при использовании объединенной мощности суперкомпьютера процесс займет миллиард лет. Именно поэтому SHA-256 считается на данный момент безопасным.
В противоположность двоичной системе разработан квантовый метод. Теоретически мощный компьютер на физических частицах может за минуты смоделировать варианты для сложных последовательностей, на которые у суперкомпьютеров уйдут сотни лет.
Принцип работы
При квантовом методе не используется перебор. Вместо битов единицей исчисления приняты кубиты. Это переменные, которые обладают значением 1 или 0 с долей вероятности 50%.
Если ответы уже есть, надо понять, на что уходит время при подсчетах. Чтобы извлечь результат, человеку нужно применять алгоритм интерпретации. Перевод информации из пространства квантового компьютера (КК) в понятную форму занимает время.
Пройди опрос и получи в подарок скидку на торговую комиссию и книгу о криптовалюте
Установки для подобных вычислений находятся на стадии разработок. Параллельно исследователи в области квантовой физики стараются увеличить скорость алгоритмов интерпретации. Работа в этой области происходит во всех крупных исследовательских университетах, таких как MIT (США) и ведущих коммерческих финтех-лабораториях компаний IBM и Google.
Дата появления
В 1980 году американский исследователь Пол Бениофф и советский физик Юрий Манин опубликовали первые работы, связанные с теорией квантовых вычислений. Через год (в 1981-м) был представлен первый прототип КК, который содержал 2 кубита. Его создателем стал нобелевский лауреат по физике Ричард Фейнман. Образец был выполнен на основе вычислительной машины Тьюринга. Дальнейшие теоретические разработки велись более 10 лет. Однако практические сдвиги начались после создания алгоритма факторизации чисел, который описал Шор в 1994 году.
Добыча криптовалют всегда производится по определенным механизмам шифрования. Они разнятся от...
Добыча криптовалют может показаться на 100% выгодной инвестицией. Однако существуют риски и...
В 2023 популярность криптовалютной добычи снизилась. Это обусловлено длительным падением курсов...
С этого момента сотрудники Массачусетского технологического университета (MIT), а позднее и исследовательский отдел IBM, включились в гонку за создание действующей модели КК. За основу вычислений были выбраны различные физические объекты: фотоны, электроны, холодные атомы и другие.
Список реализованных установок представлен в таблице.
| Год презентации | Разработчики | Количество кубитов |
|---|---|---|
Мощность
Активные разработки подобных вычислений проводятся для решения глобальных задач. Основные сферы применения:
- Космическая отрасль
- Транспортное сообщение
- Компьютерные технологии
- Здравоохранение
- Инвестиции.
Учитывая траекторию перемещения, нагрузку на материалы, природный и человеческий факторы, квантовые алгоритмы могут оптимизировать расход топлива в аэрокосмической сфере и транспортной логистике. Технология способна увеличить финансовую эффективность системы или провести инженерные расчеты при конструировании межпланетных кораблей.
Трейдинг, управление инвестиционными рисками, прогнозирование рыночного поведения также входят в спектр возможностей для моделирования. Химия, фармакология и генетика считаются основной причиной многомиллиардных разработок.
Возможности такого компьютера сопоставимы с эволюцией. Синтез новых веществ, создание более прочных соединений, расшифровка генома. Срок разработки лекарства занимает в среднем от 5 до 10 лет. КК может сократить создание до 2 лет, а также смоделировать химические формулы и синтезировать средство от неизлечимых болезней.
В чем опасность квантовых компьютеров для майнинга
В настолько большой вычислительной мощности существует угроза. Многие современные методы шифрования и криптографии станут беззащитны и скомпрометированы. Хеширование Bitcoin по алгоритму SHA-256 может быть взломано стабильным КК с 4 тыс. кубитов. Такие компьютеры еще не созданы. Последняя эффективная модель для подобной задачи построена на 127 кубитах.
Чем больше кубитов используется, тем нестабильнее их связь. Для 4 и 16-кубитных установок производства технологического стартапа Rigatti зафиксированный процент ошибок достигает 8,92 и 16,37%.
Как обезопасить блокчейн от квантовых угроз
По приблизительным расчетам создание достаточно большого КК произойдет в ближайшие 10–15 лет. Однако недостаточно иметь подходящее количество кубитов. Важно, чтобы результат вычислений был интерпретирован менее чем за 10 минут. Это связано с уязвимостью SHA-256, которая возникает только до закрытия блока в цепочке.
В момент, когда время интерпретации будет меньше, майнинг Bitcoin потеряет смысл. Как и большая часть цифровой добычи на алгоритме Proof-of-Work (PoW). В связи с этим часть ученых занимаются разработкой методов постквантовой криптографии. В их фундаменте лежат такие математические основы:
- Шифрование на линейных кодах.
- Теория решеток.
- Алгоритмы использования хеш-функции с устойчивыми доказательствами.
Заключение
Потенциал квантовых частиц может привести к очередной технологической революции. Сейчас мы на бытовом уровне сталкивается с ее применением — лазерное лечение заболеваний глаз или магнитно-резонансная томография (МРТ). Угроза скомпрометировать существующие блокчейн-технологии — отличный повод для создания более защищенных методов шифрования.
Часто задаваемые вопросы
Компьютер на квантах получит все возможные решения хеш-функции единовременно. Блокчейн столкнется с парадоксом сложности сети и, вероятно, остановится.
Коммерческие модели выпускает компания D-Wavе. Стоимость установки составляет от $10 млн.
Разработчики используют: QPL, QCL, Haskell, Quipper.
Это одновременное состояние кубита в значении 1 и 0.
Это основной принцип разложения числа на простые множители, который используется в вычислениях с помощью физических частиц.
