چکیده

کامپیوترهای کوانتومی یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های محاسباتی هستند که می‌توانند محاسباتی را انجام دهند که برای قوی‌ترین ابرکامپیوترهای امروزی غیرممکن یا بسیار زمان‌بر خواهد بود. این فناوری، با بهره‌گیری از کیوبیت‌ها به جای بیت‌های سنتی، امکان پردازش هم‌زمان حجم عظیمی از داده‌ها را فراهم می‌کند و می‌تواند بسیاری از مسائل پیچیده ریاضی را با سرعتی غیرقابل‌تصور حل کند.

با وجود مزایای قابل‌توجه، ظهور کامپیوترهای کوانتومی نگرانی‌هایی را در دنیای ارزهای دیجیتال به وجود آورده است. یکی از مهم‌ترین تهدیدات، شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری رایج مانند RSA و ECDSA است که امنیت کلیدهای خصوصی کاربران را تأمین می‌کنند. در صورت پیشرفت کافی این فناوری، امکان شکستن امنیت کیف پول‌ ارز دیجیتال و حتی بلاکچین‌های سنتی وجود دارد که می‌تواند امنیت و اعتماد به شبکه‌های غیرمتمرکز را به چالش بکشد. 

کامپیوتر کوانتومی چیست؟

کامپیوتر کوانتومی نوعی کامپیوتر فوق پیشرفته است که به جای استفاده از بیت‌های صفر و یک، از کیوبیت (Qubit) استفاده می‌کند. کیوبیت‌ها می‌توانند هم‌زمان هم صفر باشند و هم یک (به دلیل خاصیت برهم‌نهی کوانتومی). این ویژگی باعث می‌شود که کامپیوترهای کوانتومی بتوانند تعداد بسیار زیادی از محاسبات را به طور هم‌زمان انجام دهند.

علاوه بر این، کیوبیت‌ها با یکدیگر در ارتباط خاصی به نام درهم‌تنیدگی کوانتومی قرار می‌گیرند. این یعنی تغییر وضعیت یک کیوبیت می‌تواند روی کیوبیت دیگر تأثیر بگذارد، حتی اگر فاصله زیادی بین آن‌ها باشد. این ویژگی به کامپیوترهای کوانتومی امکان می‌دهد که مسائلی را که برای کامپیوترهای عادی میلیون‌ها سال طول می‌کشد، در چند ثانیه حل کنند.

قابلیت‌های کامپیوتر کوانتومی در برابر کامپیوترهای امروزی

کامپیوترهای کوانتومی نسبت به کامپیوترهای امروزی (کلاسیک) چند قابلیت منحصربه‌فرد دارند که آن‌ها را از زمین تا آسمان متفاوت می‌کند.

• سرعت پردازش نجومی

کامپیوترهای معمولی اطلاعات را یکی‌یکی پردازش می‌کنند. یعنی اگر بخواهید قفل یک صندوق را با امتحان کردن رمزهای مختلف باز کنید، باید آن‌ها را یکی پس از دیگری بررسی کنید. اما یک کامپیوتر کوانتومی، به لطف ویژگی برهم‌نهی کوانتومی، می‌تواند همه رمزهای ممکن را به طور هم‌زمان امتحان کند و در کسری از ثانیه جواب را پیدا کند.

• حل مسائل غیرقابل‌حل برای کامپیوترهای معمولی

بعضی از مسائل به قدری پیچیده هستند که حتی ابرکامپیوترهای امروزی هم از پس آن‌ها برنمی‌آیند. مثلاً طراحی داروهای جدید، شبیه‌سازی مولکول‌ها، یا بهینه‌سازی سیستم‌های مالی بسیار زمان‌بر هستند. اما کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند تمام احتمالات را یکجا بررسی کنند و سریع‌ترین و بهترین پاسخ را پیدا کنند.

• قدرت پیش‌بینی و تحلیل فوق‌العاده

در تحلیل داده‌های حجیم، مثل بررسی وضعیت بازارهای مالی، کامپیوترهای معمولی باید اطلاعات را مرحله‌به‌مرحله پردازش کنند. اما یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند میلیاردها داده را هم‌زمان بررسی و تحلیل کند.

به زبان ساده، اگر کامپیوترهای کلاسیک مثل یک فرد معمولی باشند که باید یک کتاب را صفحه‌به‌صفحه بخواند، کامپیوتر کوانتومی مثل کسی است که همه صفحات را به‌طور هم‌زمان می‌بیند و کل داستان را در یک لحظه درک می‌کند. همین تفاوت است که آینده‌ی دنیای فناوری را متحول خواهد کرد.

آیا به ساخت کامپیوتر کوانتومی نزدیک شده‌ایم؟

بله، ما به ساخت کامپیوترهای کوانتومی نزدیک شده‌ایم، اما هنوز به مرحله‌ای نرسیده‌ایم که کامپیوترهای کوانتومی بتوانند به طور گسترده استفاده شوند. دانشمندان و مهندسان در حال پیشرفت‌های زیادی در این زمینه هستند، اما هنوز چالش‌هایی وجود دارد که باید بر آن‌ها غلبه کرد.

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، پایداری و دقت است. کیوبیت‌ها، که واحد اطلاعات در کامپیوترهای کوانتومی هستند، به تغییرات محیطی مانند حرارت یا میدان مغناطیسی حساسیت زیادی نشان می‌دهند. همین باعث می‌شود که بسیاری از محاسبات به اشتباه بروند. به همین دلیل، باید راه‌هایی پیدا کنیم که بتوانیم این کیوبیت‌ها را ثابت و پایدار نگه داریم. اندازه‌گیری و اصلاح خطاها در کامپیوترهای کوانتومی نیز یکی از مهم‌ترین مسائل است. چون حتی کوچک‌ترین خطا می‌تواند باعث خراب شدن نتایج شود.

اگرچه چند شرکت بزرگ مانند گوگل، IBM و مایکروسافت پیشرفت‌هایی در ساخت کامپیوترهای کوانتومی داشته‌اند، اما هنوز در مرحله تحقیق و توسعه قرار داریم. 

سنجش قدرت کامپیوتر کوانتومی برای هک بلاک‌چین

سنجش قدرت کامپیوترهای کوانتومی برای هک بلاک چین یک موضوع پیچیده است که به پیشرفت‌های فناوری کوانتوم، نحوه طراحی بلاکچین‌ها و الگوریتم‌های رمزنگاری بستگی دارد. اما به طور کلی، در حال حاضر، کامپیوترهای کوانتومی قادر به هک کردن بلاکچین‌های مبتنی بر رمزنگاری فعلی (مثل الگوریتم‌های RSA و ECDSA) نیستند، اما در آینده این امکان وجود دارد.

چالش‌ها و محدودیت‌های فعلی

1. پیشرفت‌های کنونی: کامپیوترهای کوانتومی فعلی، بسیار محدود هستند و توانایی پردازش محاسبات پیچیده مورد نیاز برای شکستن رمزنگاری بلاکچین‌ها را ندارند. به عبارت دیگر، آن‌ها هنوز قدرت کافی برای هک کردن شبکه‌هایی مثل بیت‌ کوین و اتریوم را ندارند.
2. الگوریتم‌های رمزنگاری: بلاکچین‌ها معمولاً از الگوریتم‌های رمزنگاری مانند ECDSA (الگوریتم امضای منحنی بیضوی) و RSA برای حفظ امنیت استفاده می‌کنند. الگوریتم شور (Shor’s algorithm) که برای شکستن این نوع رمزنگاری طراحی شده است، به صورت نظری توانایی شکستن این الگوریتم‌ها را دارد. با این حال، برای اجرای این الگوریتم، به کامپیوترهای کوانتومی با تعداد کیوبیت‌های بسیار زیاد و بدون خطا نیاز است.
3. محدودیت‌های فعلی کامپیوترهای کوانتومی: حتی در صورت پیشرفت‌های قابل توجه در کامپیوترهای کوانتومی، هنوز مسائلی مانند خطای کیوبیت‌ها و نیاز به مقیاس‌پذیری بالا برای انجام محاسبات دقیق وجود دارد. بنابراین، کامپیوترهای کوانتومی فعلی هنوز در مراحل ابتدایی هستند و تا زمانی که به پایداری لازم برسند، نمی‌توانند تهدیدی برای امنیت بلاکچین‌ها باشند.

سناریوهای آینده

اگر فناوری کوانتومی به مرحله‌ای برسد که قادر به پردازش محاسبات پیچیده باشد، بلاکچین‌هایی که از الگوریتم‌های رمزنگاری سنتی استفاده می‌کنند، در خطر خواهند بود. برای مقابله با این تهدیدات، برخی از پروژه‌های بلاکچین در حال تحقیق و توسعه الگوریتم‌های جدید رمزنگاری هستند که در برابر کامپیوترهای کوانتومی مقاوم باشند. 

تهدیدهای کامپیوتر کوانتومی برای ارز دیجیتال

کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند تهدیدات جدی برای دنیای ارز دیجیتال ایجاد کنند. این تهدیدها به دلیل توانایی‌های ویژه کامپیوترهای کوانتومی در شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری سنتی است. در ادامه، مهم‌ترین تهدیدات این فناوری برای ارزهای دیجیتال را بررسی می‌کنیم.

۱. شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری بلاکچین

کامپیوترهای کوانتومی قادرند این رمزنگاری‌های بلاکچین را در مدت زمان کوتاهی شکسته و کلیدهای خصوصی را بازیابی کنند. این امر به هکرها اجازه می‌دهد تا کیف پول‌های دیجیتال را دستکاری کنند و موجودی‌ کاربران را به سرقت ببرند.

۲. حمله به اجماع بلاکچین

یکی دیگر از تهدیدها، آسیب به الگوریتم اجماع بلاکچین است. کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند توان پردازشی بسیار بالاتری نسبت به سیستم‌های موجود داشته باشند. این امر می‌تواند به هکرها این امکان را بدهد که در یک شبکه بلاکچین دستکاری کنند و حملات را با سرعت بسیار بیشتری انجام دهند.

۳. ایجاد رمزنگاری شکسته

کامپیوترهای کوانتومی قادرند فرآیندهای پیچیده رمزنگاری را که امروزه برای حفاظت از اطلاعات و تراکنش‌ها در ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود، به راحتی شکسته و اطلاعات تراکنش‌ها را فاش کنند. این تهدید می‌تواند به افشای هویت کاربران و جزئیات تراکنش‌ها منجر شود، که امنیت شبکه‌های بلاکچین را به خطر می‌اندازد.

۴. تهدید حریم خصوصی

امکان استفاده از الگوریتم‌های کوانتومی برای تحلیل اطلاعات بیشتر، مانند الگوهای تراکنش و تعاملات مالی، می‌تواند حریم خصوصی کاربران ارزهای دیجیتال را تهدید کند. این امر به ویژه برای ارزهایی که بر حفظ حریم خصوصی مانند مونرو (Monero) یا زی‌کش (Zcash) تمرکز دارند، تهدیدی جدی محسوب می‌شود.

۵. تضعیف اعتماد به شبکه‌های غیرمتمرکز

با شکسته شدن سیستم‌های رمزنگاری و تهدید امنیتی که کامپیوترهای کوانتومی به وجود می‌آورند، ممکن است اعتماد به ارزهای دیجیتال و شبکه‌های بلاکچینی کاهش یابد. این امر می‌تواند بر پذیرش عمومی و نهادهای مالی تأثیر منفی بگذارد.

رشد بلاکچین همراه با کامپیوترهای کوانتومی

بلاکچین می‌تواند همراه با پیشرفت‌های کامپیوتر کوانتومی، رشد کند. در ادامه، تأثیرات مختلف این دو فناوری بر یکدیگر را بررسی می‌کنیم.

• توسعه الگوریتم‌های مقاوم به کوانتوم

برای مقابله با تهدیدات کامپیوترهای کوانتومی، محققان در حال کار بر روی رمزنگاری مقاوم به کوانتوم هستند. این الگوریتم‌ها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که حتی در مواجهه با قدرت محاسباتی کامپیوترهای کوانتومی نیز ایمن باقی بمانند. بلاکچین‌ها می‌توانند با یکپارچه‌سازی این الگوریتم‌ها به گونه‌ای به روز شوند که در برابر حملات کوانتومی مقاوم باشند. این تغییرات می‌تواند اعتماد به بلاکچین‌ها را حفظ کند.

•  افزایش توان پردازشی برای بهبود بلاکچین‌ها

کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند به بهبود عملکرد و مقیاس‌پذیری بلاکچین‌ها کمک کنند. این کامپیوترها قادرند مسائلی مانند حل تراکنش‌ها، بهینه‌سازی الگوریتم‌های اجماع و شبیه‌سازی شبکه‌ها را با سرعت و دقت بالاتری انجام دهند. این امر می‌تواند به بلاکچین‌ها کمک کند تا مشکلات مقیاس‌پذیری و زمان پردازش تراکنش‌ها را حل کنند و به افزایش کارایی شبکه‌های غیرمتمرکز کمک کند.

• ارتقاء شفافیت و امنیت

با توجه به اینکه کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند الگوریتم‌های پیچیده‌تری برای تصمیم‌گیری و تأیید تراکنش‌ها ارائه دهند، می‌توان از آن‌ها برای بهبود امنیت و شفافیت شبکه‌های بلاکچین استفاده کرد. این توانایی می‌تواند منجر به ارتقاء نظارت و شفافیت در عملکرد سیستم‌های مالی و غیرمالی مبتنی بر بلاکچین شود.

جمع‌بندی

کامپیوترهای کوانتومی به دلیل توانایی‌شان در شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری کنونی، تهدیدی جدی برای امنیت ارزهای دیجیتال و شبکه‌های بلاکچین محسوب می‌شوند. بااین‌حال، درحال‌حاضر کامپیوترهای کوانتومی به اندازه کافی پیشرفته نیستند که بتوانند این تهدیدات را عملی کنند. در عوض، پروژه‌های مختلف در حال توسعه رمزنگاری مقاوم به کوانتوم هستند که به بلاکچین‌ها این امکان را می‌دهد در برابر تهدیدات آینده مقاوم بمانند. در نهایت، همزمان با توسعه کامپیوترهای کوانتومی، بلاکچین هم رشد می‌کند تا همچنان پاسخگوی نیاز کاربران باشد و بتواند اعتماد و امنیت آن‌ها را فراهم کند.