Kvantinė problema: „Quantum“ netinka jūsų „Bitcoin“.

Kol Bitcoin egzistavo, naujos FUD formos (baimė, netikrumas ir abejonės) buvo naudojamos prognozuoti jo žlugimą. Nepaisant to, Bitcoin išaugo į kelių trilijonų dolerių vertės turtą ir pradėjo užimti savo vietą pasaulinėje pinigų tvarkoje. Pastaraisiais mėnesiais kriptografiškai reikšmingo kvantinio kompiuterio (CRQC), leidžiančio užpuolikui atkurti slaptus raktus iš viešųjų raktų ir pasirašyti Bitcoin operacijas, perkeliant kitų žmonių monetas, šmėkla grįžo kaip išvystyta FUD forma. Ar tai reali grėsmė tolesniam Bitcoin augimui? Žodžiu, ne. Nėra įrodymų, kad CRQC bus pastatytas per dešimtmetį, ir lieka nežinoma, ar tokia mašina kada nors bus pastatyta. Kvantinė grėsmė išlieka FUD.

Meno būklė

Iki šiol jokia kvantinio skaičiavimo mašina neapskaičiavo nieko, kas nepasiekiama ankstyvam 6 metų vaikui (patvirtinta empiriškai). Kvantiniai kompiuteriai yra nepaprasta technologija ir demonstruoja tikrai mokslinės fantastikos vertas šiuolaikinio pasaulio galimybes. Šiuose įrenginiuose naudojamos pagrindinės technologijos, tokios kaip optiniai pincetai, aušinimas lazeriu, superlaidūs srauto kubitai, elektromagnetiniai spąstai, skiedimo šaldytuvai ir daugelis kitų. Šiuose įrenginiuose atskiri kubitai suverčiami į konkrečias subatomines būsenas (kiekvienai kandidatei technologijai skirtingą), supainiojami į superpozicijas, manipuliuojami, kad būtų pateikti skaičiavimai, o tada nuskaitomos ir interpretuojamos jų subatominės savybės. Stulbinanti tiesa yra ta, kad šie įrenginiai egzistuoja ir jais galima manipuliuoti, kad būtų atlikti prasmingi skaičiavimai per kelias įvestis. Šaltos tikrovės patikrinimas yra tas, kad (pavyzdžiui, kandidatas į techniką) norint atlikti skaičiavimus, kuriuos gali atlikti mažas vaikas, reikia pakankamai energijos, kad būtų galima oro kondicionuoti Teksaso vidurinę mokyklą, daug valandų sąrankos ir tolesnio apdorojimo valandų.

Ateities skaitymas

Žinau, ką tu galvoji, „bet į kvantinį skaičiavimą patenka tiek daug pinigų“. Ar į lauką patenkantys pinigai koreliuoja su realaus pasaulio technologijų pažangos tempu toje srityje? Tikrai ne. Tiesą sakant, galima teigti, kad tol, kol nebus sukurta teisinga pagrindinė technologija ir nepatvirtintas produkto ir rinkos atitikimas, pinigai, patenkantys į sritį, turi neigiamą koreliaciją su tikimybe, kad bus sukurta taikoma technologija. Tai aiškiai matyti palyginus NASA Space Shuttle programą su SpaceX Falcon 9. SpaceX pasinaudojo (daugiausia) žinomu mokslu ir panaudojo jį praktikai, kad patenkintų akivaizdų rinkos poreikį patikimai ir pigiai pasiekti kosmosą, o programos kaina buvo mažesnė nei 5 mlrd. USD pirmajai įgulos misijai. „Space Shuttle“ kainavo maždaug 50 milijardų dolerių, kad pasiektų savo pirmąją įgulos misiją. „Falcon 9“ kūrimas ne tik kainavo daug mažiau, bet ir iki šiol turi puikų įgulos saugumą. Šių skirtumų priežasčių yra daug, tačiau tai rodo, kad jokia pinigų suma nepadaro neparengtos technologijos praktiškai įgyvendinama. Perkeliant tai į kvantinį skaičiavimą: matome, kad išmetus tonas pinigų šiai problemai, technologijų demonstravimas už didžiulę kainą yra įmanomas. Bet tai mums sako nieko apie tai, ar daugiau pinigų atneš mums šventąjį stabilių, mažos klaidos kubitų gralį (pvz., Falcon 9 patikimumą). Jokia nuolatinė erdvėlaivio programos plėtra to nepadarytų kada nors pagamino nebrangų ir didelį „Falcon 9“ patikimumą, ir visiškai tikėtina, kad jokia nuolatinė plėtra bet kokia kaina nepadarys nė vienos iš dabartinių kvantinio skaičiavimo technologijų pakankamai patikima, kad sulaužytų vieną raktų porą.

Dabar galite galvoti: „O kaip su visais pastarojo meto pasiekimais? Yra du svarbūs dalykai, kuriuos reikia atsiminti apie neseniai paskelbtus pasiekimus. Pirma, daugelis šių pasiekimų buvo tik grynosios matematikos pažanga. Pavyzdžiui, neseniai paskelbtame „Google“ dokumente, kurio rezultatas buvo toks svarbus, kad jie nusprendė redaguoti teorinę kvantinę grandinę, o ne rizikuoti, kad ji bus naudojama svarbioms kriptografinėms sistemoms sulaužyti. Tai gali atrodyti kaip didžiulė pažanga siekiant CRQC ateities, tačiau iš tikrųjų tai nieko nepakeitė. Nebent (arba kol) kvantinė aparatinė įranga neturės Falcon 9 momento, paprasčiausiai nėra įrenginio, kuris būtų artimas stabilumui ir masteliui, reikalingam redaguotai grandinei paleisti. Paslėpti grandinę, sukurtą įrenginiui, kurio galbūt niekada ir nebus, yra grynas teatras. Antra, kalbant apie pačią aparatinę įrangą, matome daug naujų rezultatų ir pažangos dalių, paskelbtų tam tikrais metais, tačiau kiek iš jų yra susiję su ta pačia kvantinio skaičiavimo technologija? Kiek iš jų reiškia tik pradžią iš naujo po to, kai ankstesnis rezultatas atsidūrė aklavietėje? Realybė tokia, kad šie pasiekimai nereiškia tam tikros linijinės sėkmės link galimos sėkmės. Jie reprezentuoja begalinės galimybės erdvės, kurioje yra kvantiniai tyrinėtojai, paiešką tikėdamasis rasti kelią, kuriuo jie galėtų nuvažiuoti net nedidelį atstumą, nepasiekdami dar vienos aklavietės.

Kai žiūrime į kvantinių skaičiavimų ateities realybę, geriausiu atveju ji miglota. Ten yra daug žadanti technologinė raida. Ypač, mano akimis, neutralių atomų įrenginių srityje. Tačiau dar per anksti pasakyti, ar yra atviras kelias link galimo CRQC palei kurią nors iš šiuo metu žinomų šakų, ar ateityje bus daugiau paleidimų iš naujo. Jei tam tikru momentu pamatysime daug tos pačios kandidatės technologijos iteracijų, diegiančių laipsniškai galingesnius įrenginius ir apskaičiuojančius reikšmingus rezultatus, kurių nesugeba apskaičiuoti ir ankstyvas vaikas, galime dar kartą peržiūrėti šią diskusiją su kitais įrodymais.

Teorijoje

Yra du galimi paaiškinimai, kodėl per daugelį dešimtmečių kvantinių tyrimų nepavyko sukurti CRQC. Gali būti, kad tai tik sunki problema, ir mes ir toliau taikome mokslą ir inžineriją, kad ją išspręstume, o vieną dieną žmonių išradingumas nugalės, kaip ir kuriant internetą, išmanųjį telefoną, socialinę žiniasklaidą ir Bitcoin (palikta skaitytojui nuspręsti, kurie iš jų yra teigiami pokyčiai). Kita vertus, gali būti, kad sukurti CRQC arba neįmanoma, arba jis amžinai išliks mūsų rankose. Apsvarstykite, ką reikštų CRQC egzistavimas: mašina savo superpozicijoje turėtų atstovauti galimybių lauką, tokio pat dydžio kaip ir sprendžiamos kriptografinės problemos sudėtingumas. T.y., norint sulaužyti 128 bitų elipsinės kreivės diskrečiojo žurnalo saugumą Bitcoin secp256k1 kreivėje, kvantinė superpozicija turėtų atspindėti visas įmanomas 128 bitų skaičiaus reikšmes. Klasikiniame skaičiavime, norint pateikti visas tokias reikšmes, kompiuteriui reikia daugiau atminties (daugeliu dydžių kategorijų), nei žmonės kada nors sukūrė. Jei kvantinėje superpozicijoje yra net menkiausias smulkumas (ty kvantinė superpozicija nėra tobulai tolydi visomis įmanomomis reikšmėmis), kvantinis kompiuteris niekada negali tapti kriptografiškai reikšmingas. Jei energija, reikalinga superpozicijai išlaikyti, priklauso nuo pavaizduoto lauko sudėtingumo, kvantinis kompiuteris niekada negali būti kriptografiškai svarbus. Šiuolaikinis kvantinės fizikos supratimas neatmeta nė vienos iš šių galimybių.

Išvada: Bitcoin negali atsipalaiduoti

Nepaisant visų ankstesnių dalykų, Bitcoin plėtra siekiant naujų kriptografinių algoritmų turi būti tęsiama. Nors kvantinė ataka prieš Bitcoin kriptografiją jokiu būdu nėra neišvengiama, visiškai įmanoma, kad kitas trūkumas gali būti rastas kitomis priemonėmis. Žinome, kad tam tikros elipsės kreivės turi trūkumų, o sekp256k1 gali būti kitas. „Bitcoin“ išliko tiek, kiek išliko, nes atakos prieš sistemą ją sustiprino, o tai išliks ir toliau vykstant kvantinei FUD atakai. P2MR arba P2TRv2, SHRINCS, SPHINCS, IBC, ML-DSA ir daugiau postkvantinio parašo schemų sukūrimas galiausiai pagerins Bitcoin atsparumą būsimų atakų akivaizdoje, net jei tikrasis CRQC niekada nebus sukurtas.

Šis kūrinys pateikiamas naujausiame „Bitcoin Magazine“ spausdintiniame leidime „The Quantum Issue“. Dalinamės juo kaip ankstyvą viso numerio idėjų apžvalgą.