Потенциальное влияние новых достижений в квантовых вычислениях на Блокчейн

Недавно компания Google представила новое поколение квантовых вычислений ликвидности под названием Willow, эта инновационная технология стала еще одним значительным прорывом после достижения "квантового превосходства" в 2019 году. Willow имеет 105 квантовых битов и продемонстрировала лучшие результаты в своем классе в двух эталонных тестах: квантовой коррекции ошибок и случайной выборке цепей.

В тестах на выборку случайных цепей чип Willow завершил вычислительную задачу, на выполнение которой современному суперкомпьютеру потребовалось бы 10^25 лет, всего за 5 минут; это число даже превышает возраст известной Вселенной. Willow способен добиться экспоненциального снижения уровня ошибок и уменьшить его ниже определенного порога, что является важным условием для практического применения Квантовых вычислений ликвидности.

Этот технологический прогресс не только способствует развитию Квантовые вычисления ликвидности, но и оказывает глубокое влияние на множество отраслей, особенно в области Блокчейн и криптовалют. Например, алгоритм цифровой подписи на основе эллиптической кривой (ECDSA) и хеш-функция SHA-256 широко используются в транзакциях криптовалют, таких как биткойн. Исследования показывают, что квантовые алгоритмы могут взломать эти криптографические основы, хотя в настоящее время необходимое количество квантовых битов все еще велико.

В биткойн-транзакциях существует два типа адресов кошельков: один напрямую использует ECDSA-открытый ключ получателя, другой использует хеш-значение открытого ключа. Поскольку все биткойн-транзакции являются публичными, это означает, что злоумышленники могут получить информацию о открытом ключе пользователя. Как только у злоумышленника появляется достаточно мощный квантовый компьютер, он может в кратчайшие сроки выведет закрытый ключ и, следовательно, получить контроль над соответствующими биткойнами.

Несмотря на то, что современные квантовые компьютеры еще не могут представлять собой прямую угрозу для криптографических алгоритмов, используемых в реальной жизни, быстрое развитие этой технологии уже ставит новые вызовы перед системой безопасности криптовалют. Как защитить безопасность криптовалют под воздействием квантовых вычислений, станет общим фокусом внимания научного и финансового сообществ.

Для того чтобы справиться с этой проблемой, технологии постквантового шифрования (PQC) стали актуальными. PQC — это новый класс криптографических алгоритмов, способных противостоять атакам квантовых вычислений. Перенос блокчейна на уровень защиты от квантовых угроз — это не только передовой технологический эксперимент, но и способ обеспечения долгосрочной стабильной безопасности блокчейна в будущем.

Некоторые исследовательские учреждения уже добились успехов в этой области, завершив строительство возможностей постквантового криптования для полного процесса Блокчейн и разработав библиотеку криптографических алгоритмов постквантового шифрования, поддерживающую несколько стандартов NIST. В то же время, для решения проблемы раздувания хранения постквантовых подписей, путем оптимизации процесса консенсуса и снижения задержки чтения памяти, производительность анти-квантового Блокчейн может достигать около 50% от производительности оригинальной цепи.

Кроме того, достигнуты успехи в области постквантовой миграции с использованием мощных криптографических алгоритмов. Исследователи разработали распределённый протокол управления ключами для алгоритма подписи Dilithium, соответствующего постквантовым стандартам NIST, который является первым в отрасли эффективным постквантовым распределённым протоколом пороговой подписи и значительно превосходит существующие решения по производительности.

С учетом постоянного прогресса в области квантовых вычислений, блокчейн и индустрия криптовалют должны заранее подготовиться, активно разрабатывать и внедрять антиквантовые технологии для обеспечения будущей безопасности и надежности. Это касается не только безопасности личных активов, но и стабильности всей экосистемы цифровой экономики.