چگونه رایانه‌ های کوانتومی فناوری زنجیره بلوک را تهدید می‌کنند؟

اگرچه شبکه‌های بلاک‌چین به‌صورت ایمن طراحی شده‌اند اما تحقیق جدید دانشگاه کرنل ادعا می‌کند آن‌ها در برابر رایانه‌ های کوانتومی آسیب‌پذیر خواهند بود. نتایج این تحقیق که در مجله Gizmodo منتشر شده ضمن ابراز نگرانی از این نکته، این احتمال را مطرح می‌کند که رایانه‌ های کوانتومی در نهایت می‌توانند ساختار رمزگذاری کلید عمومی را بشکنند و ماهیت شبکه‌های بلاک‌چین (Blockchain) را زیر سوال ببرند.عملکرد رایانه‌ های کوانتومی چگونه است؟بر اساس پژوهش دیگری که در نشریه Wired منتشر شده، عملکرد رایانه‌ های کلاسیک با رایانه‌ های کوانتومی متفاوت است.در پردازش کوانتومی ذرات زیراتمی (ذرات کوچک‌تر از اتم که خود به دو دسته ذرات بنیادی و ترکیبی تقسیم می‌شوند) می‌توانند در یک‌لحظه بیشتر از یک‌شکل واحد داشته باشند. به همین دلیل حل معادلات بسیار سنگین و زمان‌بر در رایانه‌ های کوانتومی بسیار ساده‌تر است.در رایانه‌ های قدیمی هر بیت از اطلاعات در یک لحظه یا یک است یا صفر. اما این واحد در رایانه‌ های کوانتومی کوبیت (Qubit) نامیده می‌شود و در یک‌لحظه هم می‌تواند صفر باشد هم یک. از همین رو سیستم‌های با پردازش کوانتومی مزایای بیشتری از سیستم‌های فعلی دارند و این موضوع در پیشرفت‌های پزشکی، شیمی و هوش مصنوعی کاملاً قابل‌مشاهده است.با این حال به نظر می‌رسد رایانه‌ های کوانتومی هنوز مسیر طولانی برای تجاری‌سازی در پیش داشته باشند.هرچند گوگل، غول فناوری سیلیکون‌ولی اعلام کرده می‌خواهد تا پنج سال آینده این پردازش کوانتوم را تجاری‌سازی کند و با اینکه صحت این ادعا چندان مشخص نیست، اما در صورت وقوع ساختار فعلی زنجیره‌بلوک در معرض تهدید قرار می‌‌گیرد.«الکساندر لواوسکی»، فیزیکدان تجربی در دانشگاه آکسفورد دراین‌باره معتقد است:«رایانه‌ های کوانتومی خطر جدی برای هر سیستم امنیتی هستند که از سیستم رمزگذاری کلید عمومی استفاده می‌کند. اما بلاک‌چین‌ها مخصوصاً این خطر را به‌صورت جدی‌تر حس می‌کنند. شبکه‌های بلاک‌چین (BlockChain) نه تنها از ساختار کلید عمومی استفاده می‌کنند، بلکه کاملاً ناشناس هم عمل می‌کنند. به‌عبارت‌دیگر چون به‌غیراز انسان‌ها، اشیا در قالب اینترنت اشیا هم می‌توانند از ساختار زنجیره‌بلوک (BlockChain) بهره بگیرند این تهدید کوانتومی می‌تواند بسیار خطرناک باشد.»چرا شبکه‌های زنجیره‌بلوکی مورد تهدید قرار می‌گیرند؟زمانی از داده‌های رایانه‌ای صحبت می‌کنیم باید بگوییم که این داده‌ها عمدتاً به سمت عملکردهای رمزگذاری یک‌طرفه میل می‌کنند.یک نمونه از عملکردهای رمزگذاری یک‌طرفه استفاده از مضارب اعداد بزرگ اول است. اگرچه رایانه‌ها می‌توانند خیلی راحت از اعداد اول بزرگ مضرب بگیرند اما فاکتور کردن این اعداد بزرگ به اعداد اول بدون داشتن اطلاعات اضافی برای آن‌ها امکان‌پذیر نیست.این استانداردهای رمزنگاری در حال حاضر کاملاً امن هستند، چون رخنه به آن‌ها نیازمند منابع پردازشی گسترده‌ای که تاکنون در اختیار شخص یا سازمانی نبوده‌اند.فناوری زنجیره‌بلوک هم به همین سیستم رمزنگاری یک‌طرفه وابسته است و چون عامل انسانی برای بررسی امنیت این شبکه‌ها وجود ندارد و نباید داشته باشد، صرفاً از همین رمزنگاری استفاده‌شده است.اما رایانه‌ های کوانتومی احتمالاً در آینده‌ای نه‌چندان دور می‌توانند به این سیستم یک‌طرفه رخنه کنند و این باعث می‌شود تا شبکه‌های مبتنی بر بلاک‌چین (Blockchain) در وضعیت بسیار بدی قرار بگیرند.نشریه Nature هم در مقاله‌ای که در زمینه پردازش کوانتومی منتشر کرده نوشته است که در آینده ساختارهای مالی فعلی مثل بانک‌ها امنیت بیشتری را تجربه خواهند کرد.چون آن‌ها عوامل انسانی مثل متصدی بانک و ابزارهایی مثل کارت‌های اعتباری پلاستیکی و سؤالات امنیتی دارند.بااین‌حال اوضاع خیلی هم تیره‌وتار نیست. متخصصان رایانه بر این باورند تا زمانی که اولین رایانه‌ های کوانتومی بتوانند به ساختار رمزنگاری کلید عمومی رخنه کنند ده‌ها سال باقی‌مانده است.اما این به معنی غفلت از شرایط فعلی شبکه‌های بلاک‌چین نیست. کارشناسان امنیت باید بتوانند راه‌حل‌های جدیدی برای مبارزه با پردازش کوانتومی ارائه کنند.پرنده‌ای که زودتر پرواز کند، شکار می‌کند!«رابرت سوتر» مدیرعامل بخش پژوهشی IBM در زمینه توسعه پردازش کوانتومی می‌گوید:«الان خیلی هم زود نیست که دست‌به‌کار شویم و رویه‌های امنیتی قدرتمندی در برابر پردازش کوانتومی درست کنیم. الان همه با این نکته موافق هستند که ما باید به سراغ نسل جدیدی از پروتکل‌های رمزگذاری برویم.»البته برخی از دانشمندان رایانه و متخصصان امنیت این دعوت را پذیرفته‌اند و همین الان مشغول توسعه برخی از راهکارهای امنیتی حداقل برای کوتاه‌مدت هستند.نشریه Technology Review پا را از این فراتر گذاشته و پیشنهاد یک‌لایه امنیتی جدید به شبکه‌های بلاک‌چین اضافه شود تا مطمئن باشیم که این شبکه‌ها امکان مقاومت در برابر رایانه‌ های کوانتومی را خواهند داشت.بااین‌حال پژوهشگرانی مثل «دل راجان» و «مت ویزر» معتقدند افزودن یک لایه امنیتی کوانتومی به پروتکل استاندارد زنجیره‌بلوک فعلی لزوماً تضمین‌کننده امنیت نیست و راهکار بهتر این است که فناوری بلاک‌چین را با کوانتوم ادغام کنیم تا به نحوی این دو یک ماهیت واحد را تشکیل بدهند.