برتري كوانتومي گوگل چه تأثيري بر رمزنگاري مبتني بر بلاك چين دارد؟

از سال‌ها پيش، اخبار متعددي در دنياي فناوري هشدار مي‌دادند كه رايانش كوانتومي بالاخره به بدنه‌ي صنعت راه پيدا خواهد كرد. استانداردهاي رمزنگاري كنوني يكي از مفاهيمي بودند كه هميشه خطر انقراض را در صورت ظهور كامپيوترهاي كوانتومي حس مي‌كردند؛ انقراضي كه احتمالا تمامي ساختارهاي امنيتي بلاك‌چين‌هاي بزرگ را با چالش مواجه مي‌كند. با انتشار خبر دستيابي گوگل به برتري كوانتومي، به‌نوعي تولد نهايي رايانش كوانتومي تأييد شد. اكنون برخي متخصص كارشناسان تهديد فناوري جديد را براي حوزه‌ي بلاك‌چين و رمزارز جدي مي‌دانند و برخي ديگر، ايجاد تهديد براي اين فناوري‌ها را در آينده‌ي نزديك غيرممكن تصور مي‌كنند.

فايننشال تايمز، روز جمعه گزارشي مرتبط با دستيابي گوگل به برتري كوانتومي منتشر كرد. برتري كوانتومي در زبان ساده به‌معناي انجام فرايندهاي پردازشي غيرقابل انجام با كامپيوترهاي سنتي، به كمك كامپيوترهاي كوانتومي است. در گزارش مذكور ادعا مي‌شود كه محققان گوگل با استفاده از كامپيوتر كوانتومي خود مسئله‌اي را در مدت سه دقيقه حل كرده‌اند كه قوي‌ترين ابركامپيوترهاي كنوني براي حل آن به ۱۰ هزار سال زمان احتياج پيدا مي‌كنند. در صنعتي كه عموما با پيشرفت‌هاي جزئي شناخته مي‌شود، دستيابي به برتري كوانتومي حكم انفجار بزرگ و تولد جهاني جديد دارد.

برخي متخصص كارشناسان دنياي فناوي و خصوصا فعالان حوزه‌ي بلاك چين و رمزارز، فناوري جديد كوانتومي را خطري براي حوزه‌هاي محبوب خود مي‌دانند. آن‌ها احتمال مي‌دهند كه چنين قدرت پردازشي، شايد براي دنياي رمزارز و پيش از همه بيت‌ كوين، تهديدي جدي باشد. البته دراين‌ميان برخي پيش‌بيني‌ها كه مرگ بيت‌كوين را بر اثر قدرت‌گيري رايانش كوانتومي پيش‌بيني مي‌كنند، اغراق‌آميز به‌انديشه متخصصين مي‌رسند.

ترس از قدرت‌گيري رايانش كوانتومي هميشه وجود داشته است. درواقع فعالان حوزه‌ي امنيت هميشه نگران بوده‌اند كه قدرت بالاي كامپيوترهاي كوانتومي، خطوط حفاظتي كلاسيك را تهديد كنند. الگوريتم‌هاي رمزنگاري بيش از همه‌ي مفاهيم امنيتي، تهديد رايانش كوانتومي را حس مي‌كنند. به‌همين دليل رمزنگارها از سال‌ها پيش تلاش مي‌كنند تا بلاك‌چين‌هايي مقاوم در برابر رايانش كوانتومي توسعه دهند؛ بلاك‌چين‌هايي كه پس از همه‌گير شدن فناوري كوانتوم، بتوانند دربرابر هجوم عظيم تهديدهاي گوناگون دوام بياورند.

يوهان پولكساك، مديرفني بلاك‌چين QAN است كه با ادعاي مقاومت در برابر رايانش كوانتومي توسعه يافت. او در مصاحبه با Bitcoin.com پيرامون مقاومت بلاك‌چين‌ها و الگوريتم‌هاي رمزنگاري در برابر رايانش كوانتومي مي‌گويد:

مشهورترين الگوريتم‌هاي توليد كليدهاي عمومي امنيتي، از لحاظ انديشه متخصصيني در معرض تهديد شكسته‌شدن توسط رايانش كوانتومي هستند. در آينده‌ي نزديك اكثر داده‌هايي كه امروزه رمزنگاري و ذخيره مي‌شوند، قابل رمزگشايي با رايانش كوانتومي خواهند بود.دستيابي گوگل به برتري كوانتومي و اجرايي كردن مفاهيم رايانش كوانتوم، خبر قابل‌توجهي به‌انديشه متخصصين مي‌رسد. ازطرفي هنوز نمي‌توان موفقيت آن‌ها را به‌صورت كامل تشريح و تفسير كرد. ما چگونه قدرت بالاي كامپيوتر گوگل را تأييد كنيم؟ از كجا مي‌دانيم كه كامپيوتر آن‌‌ها قدرتمندتر از D-wave است كه چهار سال پيش به ركورد ۱۰۰۰ كيوبيت رسيد؟

اظهارانديشه متخصصين پولكساك نشان مي‌دهد كه او ابتدا به قدرت كامپيوتر كوانتومي گوگل شك دارد و انتشار يك گزارش را به‌عنوان سند نهايي برتري كوانتومي نمي‌داند. به‌هرحال او بلاك‌چيني با ادعاي مقاومت در برابر رايانش كوانتومي توسعه داده است و پيشرفت‌هاي كنوني را هنوز به‌طور كامل به‌عنوان تهديد نمي‌شناسد.

توسعه‌دهنده‌هاي QAN ادعا مي‌كنند كه تمامي هش‌ها و ثبت‌ سندها در پروتكل اين بلاك‌چين، در برابر الگوريتم‌هاي كوانتومي مقاوم هستند. ، الگوريتم‌هاي كوانتومي Shor و Grover به‌عنوان الگوريتم‌هاي جست‌وجو در رايانش كوانتومي شناخته مي‌شوند. به‌هرحال پولكساك و تيمش ادعا مي‌كنند كه رمزنگاري پساكوانتومي (Post-Quantum) توسعه داده‌اند كه دربرابر الگوريتم‌ها مقاوم خواهد بود. انتخاب اين نام براي فناوري رمزنگاري، نشان‌دهنده‌ي مقاومت احتمالي آن در دنياي خواهد بود كه تحت سلطه‌ي ابركامپيوترهاي كوانتومي قرار دارد.

مدل‌هاي متعددي از رمزنگاري پساكوانتومي وجود دارد. QAN بيش از همه به الگوريتم مبتني بر شبكه (lattice-based) علاقه دارد. از نمونه‌هاي ديگر الگوريتم‌هاي پساكوانتومي مي‌توان به رمزنگاري مبتني بر هش (hash-based) و مبتني بر كد (code-based) اشاره كرد. ، درحال‌حاضر پروژه‌هاي تحقيقاتي با تمركز بر ۶ نوع الگوريتم رمزنگاري پساكوانتومي جريان دارد.

تأثير بيت‌كوين و ديگر رمزارزها از پيشرفت‌هاي رايانش كوانتوم، وابستگي زيادي به منبع ارائه‌ي انديشه متخصصين و تحليل دارد. درواقع برخي متخصصان تهديدها را جدي و برخي ديگر دور از انتظار مي‌دانند. به‌عنوان مثال اندرو يانگ، كانديداي رياست جمهوري ايالات متحده كه سابقه‌ي قابل‌توجهي هم در دنياي فناوري دارد، در توضيح سياست‌هاي خود پيرامون رايانش كوانتومي و استانداردهاي رمزنگاري مي‌گويد:

كامپيوترهاي كوانتومي با استفاده از كيوبيت‌ها به‌صورت انديشه متخصصيني قابليت انجام محاسباتي را دارند كه براي شكستن الگوريتم‌هاي كنوني رمزنگاري كافي خواهد بود. فرايندي كه احتمالا در كمتر از يك روز ممكن مي‌شود. وقتي آن اتفاق رخ دهد، تمامي داده‌هاي رمزنگاري‌شده‌ي ما در معرض خطر خواهند بود. به‌بيان‌ديگر كسب‌وكارها، ارتباط‌ها، كانال‌ها، بانكداري و سيستم‌هاي امنيت ملي قابل دسترسي خواهند بود.برخي پيش‌بيني‌ها، رخ دادن چنين اتفاقي را در يك دهه‌ي آينده يا نزديك‌تر پيش‌بيني مي‌كنند. به‌طور خلاصه اين اشكال اكنون وجود دارد و بايد هرچه سريع‌تر حل شود. ما بايد سرمايه‌گذاري انجام دهيم و استانداردها و سيستم‌هاي رمزنگاري توسعه دهيم و هرچه سريع‌تر از استانداردهاي مقاوم در برابر رايانش كوانتومي براي حفاظت از داده‌هاي حساس خود استفاده كنيم.

پيشرفت‌ها در حوزه‌ي كوانتومي به‌عنوان تهديدي براي بيت‌كوين و ديگر رمزارزها شناخته مي‌شوند، اما هنوز شواهدي مبني بر شكسته‌شدن كدهاي امنيتي آن‌ها به‌‌وسيله‌ي رايانش كوانتومي وجود ندارد. درواقع حتي ايجاد تهديد هم هنوز اثبات نشده است.

كريس پاسيا در پستي وبلاگي در سال ۲۰۱۳، مثالي براي درك سطح امنيتي الگوريتم‌هاي رمزنگاري شرح داد. او مي‌گويد، براي رمزگشايي استاندارد ۱۲۸ بيتي AES، قدرت پردازشي و زمان بسيار زيادي نياز خواهد بود. در اين پست وبلاگي مي‌خوانيم:

اگر هر نفر از هفت ميليارد نفر ساكنان كره‌ي زمين، ۱۰ كامپيوتر با قدرت آزمايش يك ميليارد كليد امنيتي در ثانيه داشته باشند، براي پيدا كردن يك كليد امنيتي ۱۲۸ بيتي AES به ۷۷،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰ سال زمان نياز خواهند داشت.

پاسيا علاوه بر اظهارانديشه متخصصين بالا مي‌گويد كه درباره‌ي قدرت كامپيوترهاي كوانتومي در پردازش احتمالات، انديشه متخصصين و تخصصي ندارد. البته او مي‌گويد كه رايانش كوانتومي احتمالا قابليت رمزگشايي كليدها را افزايش مي‌دهد و شايد الگوريتم ۱۲۸ بيتي را منقرض كند. البته الگوريتم‌هاي AES-192 و AES-256 هنوز قدرتمند باقي خواهند ماند.

فرايند معدن‌كاوي بيت‌كوين از الگوريتم SHA-256 استفاده مي‌كند. به‌علاوه براي ساخت كليدهاي عمومي و خصوصي از رمزنگاري ECDSA استفاده مي‌شود. اگر رايانش كوانتومي زماني موفق به شكستن رمزنگاري‌هاي SHA-256 شوند، مي‌توان از الگوريتمي پيچيده‌تر همچون SHA-512 استفاده كرد.

ويكيپديا در توضيح الگوريتم‌‌‌هاي رمزنگاري پساكوانتومي توضيح مي‌دهد كه با وجود افزايش شانس حمله به رمزنگاري‌هاي متقارن با استفاده از الگوريتم كوانتومي Grover، دوبرابر كردن طول كليدهاي امنيتي مي‌تواند در كاهش شانس مؤثر باشد. درنتيجه الگوريتم‌‌‌هاي پساكوانتومي لاخبار تخصصيا تفاوت چنداني با الگوريتم‌هاي كنوني ندارند و شايد تنها در ابعاد تفاوت داشته باشند. به‌بيان ديگر با توسعه‌ي همه‌جانبه‌ي رايانش كوانتومي، نيازي به بازطراحي آن‌چناني در مفاهيم رمزنگاري نخواهد بود. درواقع تنها بايد نسخه‌هايي قوي‌تر از الگوريتم‌هاي كنوني را به كار بگيريم كه تنها به بيت بيشتر نياز خواهند داشت.

درنهايت برخي متخصص كارشناسان دنياي فناوري، رايانش كوانتومي و برتري كوانتومي را آن‌چنان اميدواركننده و متخصصدي نمي‌دانند. آن‌ها نگران هستند كه اين فناوري مسير همجوشي هسته‌اي را طي كند؛ فناوري‌اي كه پس از سال‌ها تنها اميدواركننده مانده است و متخصصد نهايي بالايي ندارد. از انديشه متخصصين آن‌ها، برتري كوانتومي رخداد آن‌چنان شگفت‌انگيزي نيست و شايد هيچ‌گاه متخصصدي نشود. البته در مقابل اين انديشه متخصصين، اسناد متعددي مطرح مي‌شود كه قدرت پردازشي جديد را در حوزه‌هاي بسيار متنوع علمي و صنعتي، متخصصدي مي‌داند.