کامپیوترهای کوانتومی در کمین کریپتو؛ آینده بیت‌کوین در خطر است؟

روز نهم دسامبر ۲۰۲۴، قیمت بیت‌کوین که چند وقتی رشد صعودی داشت، از حدود ۱۰۰هزار دلار به ۹۴ هزار دلار افت کرد. یکی از دلایل اصلی این افت را به نگرانی درباره‌ی تراشه‌ی کوانتومی جدید گوگل به نام ویلو نسبت می‌دهند؛ تراشه‌ای که می‌تواند مسائلی را که برای ابرکامپیوترهای کلاسیک میلیاردها سال طول می‌کشد، تنها در پنج دقیقه حل کند!

بیت‌کوین برای امنیت خود از الگوریتم‌هایی مانند SHA-256 و ECDSA استفاده می‌کند. روی کاغذ، الگوریتم SHA-256 از تهدیدات کامپیوترهای کوانتومی در امان است، زیرا حتی قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی برای شکستن آن به منابع بسیار عظیمی نیاز دارد. اما امضای دیجیتال ECDSA که برای تایید تراکنش‌های بیت‌کوین به‌کار می‌رود، در صورت پیشرفتِ قابل‌توجه کامپیوترهای کوانتومی، ممکن است آسیب‌پذیرتر باشد.

اگر کامپیوترهای کوانتومی به مرحله‌ای برسند که بتوانند این الگوریتم‌ها را بشکنند، امنیت والت‌ها و تراکنش‌ها به خطر می‌افتد. آیا ویلو به این مرحله‌ی نگران‌کننده رسیده است؟

طبق برآوردها، رمزنگاری بیت‌کوین به ۱۳ میلیون کیوبیت نیاز دارد تا در ۲۴ ساعت شکسته شود. درنتیجه، تراشه‌ی ویلو با ۱۰۵ کیوبیت، فاصله زیادی تا رسیدن به این نقطه دارد.

ویتالیک بوترین، هم‌بنیان‌گذار اتریوم، معتقد است که حداقل تا سال ۲۰۳۰ زمان داریم تا به‌طور جدی با چالش کامپیوترهای کوانتومی روبه‌رو شویم. این یعنی جامعه‌ی ارزهای دیجیتال هنوز فرصت کافی برای طراحی و پیاده‌سازی الگوریتم‌های مقاوم در برابر این فناوری را دارد و فعلا جای نگرانی نیست. اما با پیشرفت هرچه بیشتر کامپیوترهای کوانتومی، بازار کریپتو در معرض خطر جدی قرار می‌گیرد؛ برای آن‌که بدانیم چرا کامپیوترهای کوانتومی تهدیدی جدی برای بازار کریپتو محسوب می‌شوند، باید کمی با کامپیوترهای کوانتومی و عملکرد آن‌ها آشنا شویم.

کامپیوترهای معمولی برای پردازش اطلاعات و انجام محاسبات، از بیت‌های کلاسیک به‌صورت صفر یا یک کمک می‌گیرند؛ اما کامپیوترهای کوانتومی به‌کمک پدیده‌ی برهم‌نهی کوانتومی، اطلاعات را به‌کمک بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها پردازش می‌کنند که همزمان می‌توانند در هر دو حالت ۰ و ۱ قرار داشته باشند.

توان محاسباتی کامپیوترهای کوانتومی با افزایش تعداد کیوبیت‌ها به شکل نمایی رشد می‌کند (e^x). به‌عنوان مثال، مسئله‌ای که یک کامپیوتر کوانتومی با ۵۰۰ کیوبیت می‌تواند به سادگی حل کند، ممکن است برای یک کامپیوتر کلاسیک با تعداد بسیار زیادی بیت (۲ به توان ۵۰۰) غیرممکن باشد. حتی پیشرفته‌ترین کامپیوترهای کلاسیک جهان هم قادر به مدیریت چنین حجمی از اطلاعات نیستند.

این قدرت شگفت‌انگیز، کامپیوترهای کوانتومی را به ابزاری انقلابی برای حل مسائل پیچیده تبدیل کرده؛ اما از سوی دیگر، نگرانی‌هایی را درباره‌ی امنیت فناوری بلاک‌چین به وجود آورده است. تصور کنید که یک کامپیوتر کوانتومی با ۱٫۹ میلیارد کیوبیت و به‌کمک الگوریتم شور (Shor’s Algorithm) در مدت ۱۰ دقیقه، رمزنگاری بیت‌کوین را بشکند! در این صورت، کل اقتصاد رمزارزها در معرض سقوط قرار می‌گیرد.

الگوریتم شور می‌تواند فاکتورگیری اعداد بزرگ را به‌سرعت انجام دهد؛ یعنی هر عدد بزرگی را در یک چشم بر هم زدن، به عوامل اولش تجزیه کند. این توانایی به این دلیل نگران‌کننده است که بسیاری از روش‌های رمزنگاری مدرن مانند RSA از حاصل ضرب دو عدد اول استفاده می‌کنند. به‌طور عادی، پیدا کردن دو مضرب اول عدد بزرگی مثلا با ۲۳۲ رقم، حدود ۲ سال زمان می‌برد؛ اما کامپیوتر کوانتومی به‌کمک الگوریتم شور می‌تواند در عرض چند ثانیه این دو مضرب را پیدا و داده‌ی موردنظر را رمزگشایی کند.

همان‌طور که در ابتدای مطلب اشاره کردیم، علاوه بر تعداد کیوبیت‌ها، کیفیت آن‌ها نیز برای تبدیل شدن کامپیوتر کوانتومی به تهدیدی جدی برای بازار کریپتو لازم است. در ادامه، کمی بیشتر در این مورد صحبت می‌کنیم.