Komputer kwantowy i górnictwo - jakie są zagrożenia dla kryptowalut?

ikona publikacji - ciemny
Opublikowano: 15 lutego 2023
ikona autora biały
komputer kwantowy

W społeczności cyfrowej trwa debata na temat zagrożenia, jakie dla algorytmów blockchain stanowi przetwarzanie komputerów kwantowych. Jakie zmiany sprzęt nowej ery może przynieść gospodarce kryptowalutowej i czy możliwe jest połączenie obliczeń kwantowych i górnictwa. To omówimy w dzisiejszym artykule. Sprawdzimy też, jak bardzo realistyczne są obawy, że mining PoW przestanie istnieć.

Czym jest komputer kwantowy?

Konwencjonalne maszyny wykorzystują binarny system obliczeń. Każda informacja do przetworzenia liczona jest w bitach i ma postać kombinacji liczb 1 i 0. Problemem w tym przypadku jest sama ilość danych. Jednak w momencie, gdy trzeba zamodelować wiele wariantów przy użyciu dużej liczby zmiennych, pojawia się kryzys wydajności. Istnieją 4 unikalne kombinacje dla 2 cyfr. W przypadku poszukiwania wszystkich możliwych wariantów 10-cyfrowych dla 10 zmiennych - poszukiwania mogą trwać dziesiątki miesięcy.

Skrót szyfrowania SHA-256 ma długość 32 znaków. Aby rozszyfrować, należy przeszukać po kolei każdą kombinację 32 zmiennych. Nawet wykorzystując połączoną moc superkomputera, proces ten trwałby miliard lat. Dlatego właśnie SHA-256 jest uważany za bezpieczny. Na dzień dzisiejszy?

W przeciwieństwie do systemu binarnego opracowano metodę kwantową. W teorii potężny komputer oparty na cząstkach fizycznych może w ciągu minut symulować warianty złożonych sekwencji, na co superkomputery potrzebowałyby setek lat.

Zasada działania

W metodzie kwantowej nie stosuje się nadmiernego przetwarzania. Zamiast bitów, jednostką rachunku są qubity. Są to zmienne, które z prawdopodobieństwem 50% mają wartość 1 lub 0.

Innymi słowy, dla kubitu wszystkie opcje są prawdziwe i istnieją jednocześnie w tej samej rzeczywistości obliczeniowej. Jeśli odpowiedzi już są, to trzeba zrozumieć czas poświęcony na obliczenia. Aby wydobyć wynik, trzeba zastosować algorytm interpretacji. Przekładanie informacji z przestrzeni komputerów kwantowych (QC) na zrozumiałą formę wymaga czasu.

Urządzenia do takich obliczeń są w trakcie opracowywania. Równolegle badacze fizyki kwantowej starają się zwiększyć szybkość działania algorytmów interpretacyjnych. Prace w tym obszarze odbywają się na wszystkich głównych uczelniach badawczych, takich jak MIT (USA) oraz w wiodących komercyjnych laboratoriach fintech w IBM i Google.

Kiedy powstała koncepcja komputera kwantowego?

W 1980 roku amerykański badacz Paul Benioff i radziecki fizyk Jurij Manin opublikowali pierwsze prace związane z teorią obliczeń kwantowych. Rok później (w 1981 roku) zaprezentowano pierwszy prototyp QC, który zawierał 2 qubity. Jego twórcą był laureat Nagrody Nobla z fizyki Richard Feynman. Prototyp oparty był na maszynie Turinga. Dalszy rozwój teoretyczny odbywał się przez 10 lat. Praktyczny postęp rozpoczął się jednak wraz z powstaniem algorytmu faktoryzacji liczb opisanego przez Shore'a w 1994 roku.

Od tego momentu pracownicy Massachusetts Institute of Technology (MIT), a później dział badawczy IBM, ścigali się w tworzeniu działającego modelu komputera kwantowego. Jako podstawę do obliczeń wybrano różne obiekty fizyczne: fotony, elektrony, zimne atomy i inne.

Lista wdrożonych instalacji została przedstawiona w tabeli.

ROK PREZENTACJIDEWELOPERZYLICZBA KUBITÓW
1998IBM oraz uniwersytety MIT, Oxford, Stanford i Berkeley2
2000Uniwersytet Techniczny w Monachium5
2000Laboratorium Narodowe w Los Alamos, Departament Energii USA7
2001IBM7
2005Instytut Fizyczny im. P. N. Lebiediewa Rosyjskiej Akademii Nauk (Rosja)2
2006Perimetrowy Instytut Fizyki Teoretycznej i MIT12
2008D-Wave System28
2017IBM, MIT, uniwersytety Oxford, Stanford i Berkeley51
2017Uniwersytet Harvarda51
2018Intel49
2018Google72
2019Rigetti128
2019IBM20 кубитов в облаке
2019Google53
2020Chiński Uniwersytet Nauki i TechnologiiНеизвестно
2021Chińska Akademia Nauk66
2021Chińska Akademia Nauk113
2021IBM127
2022Centrum Badawcze Jülich w Niemczech5000

Zastosowanie

Prowadzony jest aktywny rozwój takich obliczeń w celu rozwiązywania problemów globalnych. Główne obszary zastosowań obliczeń kwantowych to:

  • Przemysł kosmiczny
  • Transport
  • Technologie komputerowe
  • Opieka zdrowotna
  • Inwestycje

Uwzględniając trajektorię, naprężenie materiału, czynniki naturalne i ludzkie, algorytmy kwantowe mogą optymalizować zużycie paliwa w logistyce lotniczej i transportowej. Technologia ta może zwiększyć efektywność finansową systemu lub dokonać obliczeń inżynierskich przy projektowaniu międzyplanetarnych statków kosmicznych.

Nowa generacja szyfrowania jest możliwa dla komputerów kwantowych i rozszerzenia liczby wyjść, gdy działa sztuczna inteligencja.

Handel, zarządzanie ryzykiem inwestycyjnym i przewidywanie zachowań rynku również znajdują się w spektrum możliwości modelowania. Chemia, farmakologia i genetyka są uważane za główną przyczynę wielomiliardowego rozkwitu tej technologii.

Możliwości takiego komputera są porównywalne z ewolucją. Syntetyzowanie nowych substancji, tworzenie silniejszych związków, rozszyfrowywanie genomu. Opracowanie leku zajmuje średnio od 5 do 10 lat. Komputer kwantowy potrafi skrócić tworzenie do 2 lat oraz symulować wzory chemiczne i zsyntetyzować lekarstwo na nieuleczalne choroby.

Jakie są zagrożenia związane z komputerami kwantowymi dla górnictwa?

W tak dużej mocy obliczeniowej tkwi zagrożenie. Wiele nowoczesnych metod szyfrowania i kryptografii stanie się bezbronnych i zagrożonych. Hashowanie Bitcoina za pomocą algorytmu SHA-256 mogłoby zostać złamane przez stabilne komputery kwantowe z 4000 qubitów. Takie komputery jeszcze nie powstały. Najnowszy wydajny model do takiego zadania zbudowany jest ze 127 qubitów.

Mimo wysokiej liczby, korelacja jednostek jest łatwo łamana i wymaga idealnych warunków do obliczeń. Na przykład przypadkowy foton, który dostanie się do układu w wyniku błędu niedoskonałości, może wprowadzić do obliczeń nieodwracalne błędy.
Im więcej użytych qubitów, tym bardziej niestabilne staje się ich sprzężenie. W przypadku jednostek 4- i 16-kubitowych wyprodukowanych przez technologiczny start-up Rigatti, zarejestrowane poziomy błędów wynoszą aż 8,92% i 16,37%.

Jak zabezpieczyć blockchain przed zagrożeniami kwantowymi?

Według przybliżonych szacunków, stworzenie wystarczająco dużego komputera kwantowego nastąpi w ciągu najbliższych 10-15 lat. Nie wystarczy jednak posiadanie odpowiedniej liczby qubitów. Ważne jest, aby wynik obliczeń można było zinterpretować w czasie krótszym niż 10 minut. Wynika to z podatności SHA-256, która występuje tylko przed zamknięciem bloku w łańcuchu.

W momencie, gdy czas interpretacji będzie krótszy, kopanie bitcoina stanie się bezsensowne. Tak samo jak większość cyfrowych kopalni na algorytmie Proof-of-Work (PoW). Z tego powodu niektórzy naukowcy pracują nad technikami kryptografii post-quantum. Opierają się one na takich podstawach matematycznych:

  • Szyfrowanie za pomocą kodu liniowego.
  • Teoria kratownic.
  • Algorytmy funkcji haszujących ze stabilnymi dowodami.

Podsumowanie

Potencjał cząstek kwantowych może doprowadzić do kolejnej rewolucji technologicznej. Obecnie na poziomie krajowym spotykamy się z jego zastosowaniami - laserowe leczenie chorób oczu czy obrazowanie rezonansem magnetycznym (MRI). Zagrożenie narażenia na szwank istniejącej technologii blockchain jest doskonałym powodem do stworzenia bardziej bezpiecznych metod szyfrowania.

Kategoria wpisu:

Dawid Kucharczyk

Absolwent Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu. Pasjonat nowych technologii, od 3 lat aktywnie uczestniczący w świecie krypto. Instruktor narciarstwa oraz amator gry w squasha. Zwolennik idei decentralizacji.

Powiązane tematy:

Dlaczego warto sprzedawać NFT na Binance NFT? Oto powody

NFT niezwykle szybko zyskują na popularności, rozszerzając możliwości blockchaina. Użytkownicy mogą teraz kupować i sprzedawać prawie wszystko w formie NFT. Dotyczy to głównie cyfrowych dzieł sztuki, pamiątek, aktywów w grze, a nawet niektórych momentów historycznych. Zazwyczaj NFT określa się jako rodzaj kryptograficznego tokena na blockchainie, który reprezentuje unikalne aktywa. Mogą one być albo całkowicie cyfrowymi […]

Jak wysyłać pieniądze za granicę za darmo przy użyciu kryptowalut?

Wysyłanie pieniędzy za granicę może być drogim i czasochłonnym procesem. W tym przewodniku wyjaśnimy jednak, jak wykorzystać kryptowaluty do wysyłania pieniędzy za granicę za darmo - przy pomocy platformy Binance P2P. Tradycyjne metody, takie jak przelewy lub Western Union, często wiążą się z wysokimi opłatami i powolnym czasem przetwarzania, co utrudnia ludziom wysyłanie pieniędzy szybko […]

BNB Greenfield: Czym jest nowy, trzeci blockchain od Binance?

Giełda Binance w lutym zapowiedziała swój nowy produkt, a mianowicie nowy blockchain nazwany BNB Greenfield. W dzisiejszym artykule wyjaśniamy czym dokładnie on jest, jak będzie działał, jakie może mieć zastosowania oraz wiele więcej! Tak więc, zaczynajmy! Czym jest BNB Greenfield? BNB Greenfield to zdecentralizowana infrastruktura pamięci masowej w ramach szerszego ekosystemu BNB Chain, w którym […]

Testnet ZetaLabs: Jak przygotować się pod airdrop?

Testnety to zawsze okazja do zarobienia dodatkowych pieniędzy. Jakich? To zależy od projektu i jego możliwości. W tym poradniku opowiemy o ZetaChain - projekcie, który obecnie prowadzi testnet. Wyjaśnimy co musisz zrobić, aby zdobyć ewentualne dropy i darmowe NFT. Czym jest ZetaChain? ZetaChain to testnet dla nowych omnichain dApps i kluczowy element ekosystemu, który opiera […]

Zarabianie na NFT w 2023 roku: gdzie inwestować i gdzie szukać obiecujących kolekcji?

Pozytywny impet na początku 2023 roku ożywił rynek kryptowalut, co pomogło projektom odzyskać siły po ubiegłorocznych wpadkach i bankructwach. Segment NFT nie był wyjątkiem. Również przyciągnął uwagę wielu nowych graczy. Jednak NFT mają swoją własną specyfikę i nawet doświadczeni inwestorzy nie do końca rozumieją cechy tego rynku. W dzisiejszym artykule wyjaśnimy ci jak ma się […]
0 0 Głosy
Oceń artykuł
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
Kryptowaluty2.pl 2023 Wszelkie prawa zastrzeżone
starcrossmenuchevron-down
linkedin facebook pinterest youtube rss twitter instagram facebook-blank rss-blank linkedin-blank pinterest youtube twitter instagram