چیب جدید گوگل، یعنی تراشه ویلو (Willow)، فراتر از انتظارات ظاهر شد و توانست یک مسئله محاسباتی را، که ابررایانه‌ها برای آن حدود ۱۰ سپتیلیون (۱۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰) سال زمان نیاز دارند، در ۵ دقیقه انجام دهد. این پیشرفت، نویدبخش عصری جدید در فناوری کوانتومی است و کاربردهای گسترده‌ای در علوم، بانکداری، نقشه‌برداری، هوش مصنوعی (AI)، پزشکی و سایر حوزه‌ها دارد.
با این حال، این پیشرفت سریع، پرسش‌هایی را در جامعه کریپتو در مورد تأثیر آن بر فناوری بلاکچین ایجاد کرده است. بیت کوین (BTC) و سایر شبکه‌ها از رمزگذاری SHA-256 استفاده می‌کنند، که استانداردی مقاوم در برابر حملات رایانه‌های کلاسیک است. اما آیا تراشه ویلو میتواند امنیت بلاکچین را دگرگون کند؟ برای دریافت پاسخ این سوال با ما همراه شوید.
آشنایی با چیپ جدید گوگل | تراشه ویلو چیست؟
تراشه ویلو گوگل آغازی بر دوره‌ای جدید در عملکرد کوانتومی است که امکان انجام محاسبات پیچیده را با پیامدهای گسترده در صنایع مختلف، از جمله رمزنگاری، فراهم می‌کند. محاسبات کوانتومی با رونمایی از چیپ ۱۰۵ کیوبیتی Willow به نقطه عطفی مهم رسیده است. این تراشه بر پایه پردازنده انقلابی Sycamore گوگل در سال ۲۰۱۹ ساخته شده و جهشی چشمگیر در عملکرد و مقیاس‌پذیری محاسبات کوانتومی محسوب می‌شود. چیپ ویلو نویدبخش پیشرفت‌هایی در حوزه‌هایی نظیر پزشکی و رمزنگاری است.
بررسی مشخصات تراشه Willow
- ۱۰۵ کیوبیت: تراشه ویلو تعداد کیوبیت‌های Sycamore را تقریباً دو برابر کرده و امکان پردازش محاسباتی به‌مراتب پیچیده‌تر را فراهم می‌کند. هر کیوبیت در تراشه ویلو برای بهبود زمان انسجام طراحی شده که باعث کاهش نویز کوانتومی و افزایش پایداری محاسباتی می‌شود.
- پیشرفت در تصحیح خطای کوانتومی: یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های تراشه جدید گوگل، پیشرفت در تصحیح خطای کوانتومی است که گامی حیاتی به‌سوی سیستم‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر و مقاوم در برابر خطا محسوب می‌شود. پژوهشگران گوگل گزارش داده‌اند که این تراشه، طول عمر کیوبیت‌های منطقی را فراتر از کیوبیت‌های فیزیکی افزایش می‌دهد، که نشان‌دهنده ظرفیت بالای آن برای عملکرد پایدار است.
- سرعت و قدرت: در معیارهایی نظیر نمونه‌برداری از مدارهای تصادفی (آزمایشی که در آن یک رایانه کوانتومی توان خود را با حل مسائل پیچیده اثبات می‌کند)، Willow وظایف محاسباتی را در عرض چند دقیقه انجام داد، درحالی‌که ابررایانه‌های کلاسیک برای همان محاسبات به میلیاردها سال نیاز دارند. این دستاوردها برتری این تراشه نسبت به سیستم‌های کلاسیک را در برخی حوزه‌های محاسباتی برجسته می‌کند.
چیپ ویلو چه کاربردهایی دارد؟
برخی از نمونه‌های عملی توان محاسباتی تراشه ویلو در صنایع زیر دیده می‌شوند:
- کشف دارو و علم مواد: توانایی چیپ ویلو در شبیه‌سازی حالات کوانتومی، به محققان کمک می‌کند تا برهم‌کنش‌های پیچیده مولکولی را مطالعه کنند. به‌عنوان مثال، شبیه‌سازی چینش پروتئین‌ها – که یک کار محاسباتی بسیار دشوار است – میتواند با سیستم‌های کوانتومی کارآمدتر انجام شود.
- مدل‌سازی اقلیمی: Willow میتواند معادلات غیرخطی را با سرعت کوانتومی حل کند و مدل‌های پیچیده محیطی را برای تدوین استراتژی‌های کاهش تغییرات اقلیمی ارائه دهد.
- حل مسائل بهینه‌سازی: توانایی تراشه ویلو در بهینه‌سازی زنجیره تأمین و مدل‌سازی مالی، زمان حل این چالش‌ها را در مقایسه با روش‌های کلاسیک به‌شدت کاهش می‌دهد.
رونمایی از Willow نه‌تنها پیشرفتهای محاسبات کوانتومی را برجسته می‌کند، بلکه پتانسیل آن را برای حل چالش‌هایی که قبلاً غیرقابل‌حل به نظر می‌رسیدند، نشان می‌دهد.
خطر رایانه‌های کوانتومی برای ارزهای دیجیتال
رایانه‌های کوانتومی، با استفاده از الگوریتم‌هایی مانند شور (Shor’s) و گروور (Grover’s)، این پتانسیل را دارند که الگوریتم‌های رمزنگاری سنتی را تضعیف کنند، زیرا می‌توانند مسائل پیچیده را به‌صورت نمایی سریع‌تر حل کنند.
رونمایی از رایانه‌های کوانتومی قدرتمندی مانند Willow نگرانی‌هایی را در مورد امنیت رمزنگاری، از جمله تأثیر تراشه ویلو بر ارزهای دیجیتال ایجاد کرده است. بیت کوین و بسیاری از سیستم‌های بلاکچین به الگوریتم‌های رمزنگاری‌ای متکی هستند که در برابر حملات کلاسیک مقاوم طراحی شده‌اند. اما رشد فناوری کوانتومی، تهدید بالقوه‌ای برای امنیت رمزنگاری ایجاد کرده است.
اهمیت کلیدهای عمومی و خصوصی در امنیت بیت کوین
امنیت بیت کوین بر پایه رمزنگاری منحنی بیضوی (ECC) و به‌طور خاص الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی (ECDSA) بنا شده است. به همین دلیل تقابل امنیت بیت کوین با تراشه‌های کوانتومی، نگرانی‌هایی را به وجود آورده است.
نقش کلیدهای عمومی و خصوصی:
- کلید عمومی: به‌طور عمومی به‌عنوان آدرس دریافت بیت کوین به اشتراک گذاشته می‌شود.
- کلید خصوصی: مخفی نگه داشته می‌شود و برای امضای تراکنش‌ها، اثبات مالکیت و تأیید انتقال دارایی استفاده می‌شود.
امنیت ECDSA بر پایه مسئله لگاریتم گسسته منحنی بیضوی (ECDLP) بنا شده است، که برای رایانه‌های کلاسیک عملاً غیرقابل‌حل است. بدون دسترسی به کلید خصوصی یک کاربر، ساخت امضای معتبر یا دسترسی به دارایی‌ها تقریباً غیرممکن می‌شود.
چگونه الگوریتم‌های کوانتومی رمزنگاری را تهدید می‌کنند؟
بااین‌حال، رایانه‌های کوانتومی ممکن است این چارچوب امنیتی را به خطر بیندازند. دو الگوریتم کلیدی کوانتومی تهدیدات اصلی را نشان می‌دهند:
- الگوریتم شور (Shor’s Algorithm): این الگوریتم میتواند سیستم‌های رمزنگاری ECC را بشکند و مسائل پیچیده‌ای مانند فاکتورگیری اعداد صحیح را به‌سرعت حل کند. این یعنی کلیدهای خصوصی از روی کلیدهای عمومی قابل استخراج خواهند بود.
- الگوریتم گروور (Grover’s Algorithm): این الگوریتم سرعت جستجو را دو برابر می‌کند و میتواند در حمله به توابع هش مؤثر باشد. در مورد بیت کوین، این یعنی مقاومت SHA-256 (که در مکانیزم اثبات کار PoW استفاده می‌شود) از ۲۵۶ بیت به ۱۲۸ بیت کاهش پیدا می‌کند. گرچه این مقدار هنوز امن تلقی می‌شود، اما نشان‌دهنده آسیب‌پذیری بالقوه سیستم‌های رمزنگاری ضعیف‌تر است.
قدرت کوانتومی موردنیاز برای شکستن بیت کوین
شکستن رمزنگاری بیت کوین هنوز فراتر از توان رایانه‌های کوانتومی امروزی، ازجمله تراشه Willow است.
- تعداد کیوبیت‌های منطقی لازم: برای اجرای مؤثر الگوریتم شور، حداقل ۱,۵۰۰ تا ۳,۰۰۰ کیوبیت منطقی مقاوم در برابر خطا نیاز است.
- تعداد کیوبیت‌های فیزیکی موردنیاز: با در نظر گرفتن نرخ خطاهای فعلی، این عدد به ده‌ها میلیون کیوبیت فیزیکی افزایش می‌یابد.
همان‌طور که آلن واتس اشاره می‌کند، سیستم‌های امروزی همچنان در مرحله “رایانش کوانتومی با مقیاس متوسط پرخطا” (NISQ) قرار دارند – اصطلاحی که توسط جان پرسکیل (John Preskill)، فیزیکدان نظری آمریکایی ابداع شده است. در این مرحله، خطاها و ناپایداری‌ها، کاربردهای عملی این فناوری را محدود می‌کند.
مکانیسم‌های دفاعی فعلی بیت کوین
امنیت بیت کوین بر پایه الگوریتم‌های رمزنگاری پیشرفتهای بنا شده است که در برابر حملات کلاسیک مقاوم هستند و از تراکنش‌ها و شبکه بلاکچین محافظت می‌کنند.
طراحی رمزنگاری بیت کوین، آن را به یکی از امن‌ترین سیستم‌های غیرمتمرکز تبدیل کرده است. این امنیت بر الگوریتم‌هایی استوار است که از نظر محاسباتی برای رایانه‌های کلاسیک غیرقابل شکست هستند. در ادامه، مکانیزم‌های کلیدی دفاعی بیت کوین را بررسی می‌کنیم و ارزیابی خواهیم کرد که آیا تراشه کوانتومی Willow گوگل تهدیدی واقعی برای این سیستم محسوب می‌شود یا خیر.
ECDSA و SHA-256: هسته امنیتی بیت کوین
همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، سیستم تراکنش بیت کوین به ECDSA (الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی) برای تولید و تأیید امضاهای دیجیتال متکی است. علاوه بر این، مکانیسم اجماع اثبات کار (PoW) بیت کوین از SHA-256، یک تابع هش رمزنگاری، برای تأمین امنیت بلاکچین استفاده می‌کند:
- ماینرها برای اضافه کردن بلوک‌های جدید، باید یک معمای محاسباتی مرتبط با SHA-256 را حل کنند.
- تابع هش به گونه‌ای طراحی شده که برگشت‌ناپذیر باشد، یعنی بازیابی داده‌های ورودی از خروجی هش‌شده، از نظر محاسباتی غیرممکن است.
آیا تراشه ویلو تهدیدی برای بیت کوین محسوب می‌شود؟
با وجود اینکه تراشه کوانتومی Willow گوگل با ۱۰۵ کیوبیت یک پیشرفت مهم در رایانش کوانتومی به شمار می‌رود، اما در حال حاضر تهدیدی برای سیستم‌های رمزنگاری بیت کوین ایجاد نمی‌کند. شکستن ECDSA یا SHA-256 بیت کوین حداقل به ۱,۵۰۰ تا ۳,۰۰۰ کیوبیت منطقی و بدون خطا نیاز دارد که بسیار فراتر از توانایی‌های فعلی تراشه ویلو است.
همان‌طور که اشاره شد، سیستم‌های کوانتومی کنونی هنوز مقیاس‌پذیری لازم برای شکستن مکانیسم‌های دفاعی قدرتمند بیت کوین را ندارند. ساختار رمزنگاری چندلایه بیت کوین، که ترکیبی از ECDSA و SHA-256 است، در برابر فناوری‌های کوانتومی امروزی مقاوم باقی می‌ماند. تراشه ویلو در مرحله NISQ (رایانش کوانتومی با کیفیت پایین) قرار دارد، به این معنی که خطاها و ناپایداری‌ها همچنان کاربردهای عملی آن را محدود می‌کنند. این شکاف تکنولوژیکی، امنیت رمزنگاری بیت کوین را در شرایط کنونی تضمین می‌کند.
واکنش جامعه کریپتو به تراشه ویلو و امنیت بیت کوین
با توجه به تهدیدات احتمالی آینده ناشی از رایانش کوانتومی، صنعت ارزهای دیجیتال به‌صورت فعالانه تحقیق و توسعه بر روی سیستم‌های رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم را آغاز کرده است.
تلاش‌های مداوم در رمزنگاری پساکوانتومی
مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) پیشگام استانداردسازی الگوریتم‌های رمزنگاری پساکوانتومی (PQC) است. این الگوریتم‌ها برای مقابله با هر دو نوع حملات کلاسیک و کوانتومی طراحی شده‌اند. کاندیداهای نهایی شامل:
- رمزنگاری مبتنی بر شبکه‌های مشبک: الگوریتم‌هایی مانند CRYSTALS-Dilithium و Kyber که به ساختارهای شبکه‌ای وابسته بوده و در برابر حملات کوانتومی مقاوم هستند.
- امضاهای مبتنی بر هش: این الگوریتم‌ها از هش‌های رمزنگاری استفاده می‌کنند که در برابر الگوریتم‌هایی مانند Shor یا Grover مقاوم‌تر هستند.
پس از تکمیل و استانداردسازی این فناوری‌ها، امکان ادغام آن‌ها در بیت کوین و سایر بلاکچین‌ها فراهم خواهد شد تا امنیت آن‌ها در برابر آینده کوانتومی تضمین شود.
پیشنهادهای ویتالیک بوترین برای امنیت اتریوم در برابر تهدیدات کوانتومی
ویتالیک بوترین، هم‌بنیان‌گذار اتریوم، به‌طور فعالانه درباره آمادگی برای مقابله با تهدیدات کوانتومی صحبت کرده است. برخی از پیشنهادات کلیدی او عبارتند از:
- امضاهای Lamport: یک سیستم امضای دیجیتال مقاوم در برابر کوانتوم که پیاده‌سازی آن ساده است، اما نیاز به فضای ذخیره‌سازی بیشتری دارد.
- انعطاف‌پذیری در گذار: ساختار ماژولار اتریوم به آن اجازه می‌دهد تا سریع‌تر از بیت کوین استانداردهای رمزنگاری جدید را به کار گیرد. برای مثال، اتریوم میتواند الگوریتم‌های پساکوانتومی را از طریق به‌روزرسانی مکانیسم‌های اجماع خود ادغام کند.
رویکرد پیشگیرانه بوترین، میتواند به‌عنوان الگویی برای سایر پروژه‌های بلاکچینی مورد استفاده قرار گیرد.
آنچه در خطر است: پیامدهای بالقوه پیشرفتهای کوانتومی
پیشرفتهای کوانتومی می‌توانند امنیت بلاکچین را تحت تأثیر قرار دهند، خطر دسترسی غیرمجاز به کیف پول‌ها را افزایش دهند و باعث بی‌ثباتی بازار شوند، البته در عین حال، پیشرفت‌هایی در حوزه دفاع رمزنگاری به همراه خواهند داشت.
ظهور رایانش کوانتومی هم فرصت‌ها و هم تهدیدهایی را برای بیت کوین و اکوسیستم گسترده‌تر ارزهای دیجیتال به همراه دارد. درک این پیامدها برای ذی‌نفعان ضروری است.
ریسک‌های بالقوه
- دسترسی غیرمجاز به کیف پول‌ها: یک رایانه کوانتومی کاملاً مقیاس‌پذیر و بدون خطا میتواند کلیدهای خصوصی را از کلیدهای عمومی استخراج کرده و دسترسی غیرمجاز به کیف پول‌ها را امکان‌پذیر کند. در صورت وقوع چنین سناریویی، دارایی‌های دیجیتال ممکن است به سرقت رفته و اعتماد به امنیت بیت کوین تضعیف شود.
- بی‌ثباتی شبکه: ترس از آسیب‌پذیری‌های کوانتومی میتواند باعث وحشت در بازار شده و بر قیمت و پذیرش بیت کوین تأثیر بگذارد. به‌طور تاریخی، حتی خطرات فنی فرضی (مانند فورک‌ها یا اشکالات پروتکل) موجب نوسانات شدید در قیمت بیت کوین شده‌اند.
- توافق دیرهنگام در شبکه: اگر حملات کوانتومی مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW) بیت کوین را مختل کنند، ممکن است روند تأیید تراکنش‌ها کندتر شده و یا حتی انشعاب‌هایی در شبکه ایجاد شود.
تحولات مثبت
با وجود ریسک‌های قابل‌توجه، واکنش سریع صنعت کریپتو و پیشرفتهای مداوم در رمزنگاری چشم‌اندازی مثبت را ارائه می‌دهند:
- فرصت زمانی برای تطبیق: کارشناسان معتقدند که رایانه‌های کوانتومی که می‌توانند تهدیدی برای رمزنگاری باشند، حداقل ۱۰ تا ۲۰ سال دیگر فاصله دارند. این بازه زمانی فرصت کافی را برای پذیرش استانداردهای مقاوم در برابر کوانتوم در اختیار جامعه کریپتو قرار می‌دهد.
- پیشرفتهای رمزنگاری: الگوریتم‌های پساکوانتومی ایستا نیستند، بلکه به سرعت در حال تکامل‌اند. محققان اطمینان دارند که نوآوری‌های رمزنگاری از پیشرفتهای کوانتومی سریع‌تر خواهد بود.
- تقویت امنیت: ادغام رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم (PQC) در سیستم‌های بلاکچین، امنیت آن‌ها را در برابر تهدیدات کوانتومی و کلاسیک افزایش داده و اعتماد به امور مالی غیرمتمرکز را تقویت می‌کند.
ثبات بازار و فرصت‌ها
- برنامه‌ریزی برای گذار: پروژه‌هایی که استراتژی‌های شفاف برای گذار به استانداردهای مقاوم در برابر کوانتوم ارائه دهند، می‌توانند اعتماد بیشتری از سوی سرمایه‌گذاران جلب کنند.
- محرک نوآوری: پیشرفتهای کوانتومی می‌توانند منجر به توسعه کیف پول‌های امن در برابر کوانتوم و سیستم‌های غیرمتمرکز بهینه‌شده برای محیط‌های پساکوانتومی شوند، که به کاهش اثرات پردازنده‌های کوانتومی بر بلاکچین کمک می‌کند.
در نهایت، با توجه به اینکه رایانه‌های کوانتومی در سطحی که بتوانند تهدیدی جدی ایجاد کنند هنوز سال‌ها فاصله دارند، صنعت کریپتو فرصت کافی برای انطباق و ایجاد یک آینده غیرمتمرکز امن‌تر و مقاوم‌تر دارد.
جمع‌بندی – تأثیر تراشه ویلو بر بیت کوین چیست؟
تراشه ویلو گوگل نشان‌دهنده پیشرفت‌هایی در حوزه رایانش کوانتومی است و به دستاوردهای مهمی در زمینه تصحیح خطا و توان محاسباتی دست یافته است. البته رایانش کوانتومی نگرانی‌هایی را در مورد آسیب‌پذیری سیستم‌های رمزنگاری مانند بیت کوین ایجاد می‌کند، اما فناوری کنونی هنوز فاصله زیادی با اجرای چنین حملاتی دارد. پژوهشگران تخمین می‌زنند که شکستن رمزنگاری بیت کوین نیازمند میلیون‌ها کیوبیت است، سطحی که به‌مراتب فراتر از توانایی‌های امروز است.
جامعه بلاکچین به‌طور فعال در حال توسعه راهکارهای مقاوم در برابر کوانتوم است تا امنیت و پایداری ارزهای دیجیتال را در برابر پیشرفتهای آینده تضمین کند. با ترویج نوآوری در سیستم‌های رمزنگاری و بهره‌گیری از مزایای هر دو فناوری، بلاکچین و رایانش کوانتومی می‌توانند همزیستی داشته باشند و همزمان پیشرفت‌هایی در حوزه‌های مختلف ایجاد کنند.
سوالات متداول
آیا لازم است سرمایه گذاران بیت کوین نگران تراشه ویلو باشند؟
خیر، کامپیوترهای کوانتومی فعلی، از جمله چیپ جدید گوگل (Willow)، قدرت کافی را برای شکستن رمزنگاری بیت کوین ندارند و فاصله زیادی با رسیدن به این توان پردازشی دارند.
چقدر طول می‌کشد تا کامپیوترهای کوانتومی به تهدیدی برای بیت کوین تبدیل شوند؟
ممکن است سال‌ها، یا حتی دهه‌ها طول بکشد تا کامپیوترهای کوانتومی به توان کافی برای به خطر انداختن رمزنگاری بلاکچین برسند.
آیا تراشه ویلو میتواند تأثیر مثبتی در امنیت بلاکچین داشته باشد؟
توانایی تراشه ویلو در تصحیح خطا و پیشرفت ثبات کیوبیت میتواند صنعت بلاکچین را وادار به نوآوری کند و روش‌های رمزنگاری مقاوم‌تری به همراه داشته باشد.
