گوگل: شکستن رمز بیت کوین با رایانش کوانتومی راحت‌تر از آن‌چیزی است که فکر می‌کردیم!

گوگل (Google)، اخیرا مقاله تحقیقاتی جدیدی را منتشر کرده که ممکن است طرفداران دوآتشه بیت‌ کوین را به فکر وادارد.

به گزارش میهن بلاکچین، تیم رایانش کوانتومی گوگل دریافته که برای شکستن رمزنگاری RSA، که از حساب‌های بانکی و کیف‌ پول‌های بیت‌ کوین محافظت می‌کند، ممکن است تنها به یک‌بیستم منابع کوانتومی مورد انتظار قبلی نیاز باشد.

یافته‌های جدید گوگل درباره قدرت رایانه‌های کوانتومی

کریگ گیدنی (Craig Gidney)، پژوهشگر تیم کوانتومی گوگل، نوشته است:

گذار به سیستم‌های رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم، مستلزم درک هزینه حملات کوانتومی علیه سیستم‌های آسیب‌پذیر است. در مقاله‌ای که در سال ۲۰۱۹ منتشر کردم، تخمین زده بودم که فاکتورگیری اعداد ۲۰۴۸ بیتی RSA توسط یک کامپیوتر کوانتومی با ۲۰ میلیون کیوبیت نویزدار (مستعد خطا)، حدود هشت ساعت زمان می‌برد.

اما در این مقاله، تعداد کیوبیت‌های مورد نیاز را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده‌ام؛ اکنون تخمین می‌زنم که یک عدد ۲۰۴۸ بیتی RSA را می‌توان با کامپیوتری با کمتر از یک میلیون کیوبیت نویزدار، در کمتر از یک هفته فاکتورگیری کرد.

این کاهش ۲۰ برابری در تعداد کیوبیت‌ها نسبت به تخمین قبلی، در پست رسمی بلاگ گوگل نیز تأیید شده است.

البته این اتفاق به این زودی‌ها رخ نمی‌دهد. برای درک بهتر این موضوع باید گفت که کامپیوتر کوانتومی کاندور (Condor) شرکت IBM که در حال حاضر قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی جهان است، ۱,۱۲۱ کیوبیت دارد. در حالی که کامپیوتر سایکمور (Sycamore) گوگل تنها ۵۳ کیوبیت دارد؛ بنابراین دارایی‌های شما فعلاً در امان هستند، اما روند پیشرفت مهم است و همین روند باید هولدرهای ارز دیجیتال را به فکر بیندازد.

به‌نظر کارشناسان گوگل این پیشرفت به‌دو دلیل حاصل شده است: بهبود الگوریتم‌ها و روند اصلاح خطای هوشمندانه‌تر. از نظر الگوریتم، پژوهشگران موفق شدند محاسبات مربوط به توان‌رسانی ماژولار (Modular Exponentiations) را که بخش سنگین پردازش در حوزه رمزنگاری است، دو برابر سریع‌تر انجام دهند. همچنین با افزایش سه‌برابری تراکم فضای کیوبیت‌های منطقی و افزودن لایه‌ای جدید از اصلاح خطا، توانستند عملیات‌های کوانتومی مفیدتری را در همان فضای فیزیکی جا دهند.

آن‌ها همچنین از روش «پرورش حالت جادویی (Magic State Cultivation)» استفاده کرده‌اند. این روش در واقع تکنیکی برای تقویت و قابل‌اعتمادتر کردن حالت‌های کوانتومی خاصی به نام T-state است که باعث می‌شود رایانه‌های کوانتومی، بدون هدر دادن منابع فراوان، وظایف پیچیده‌ را کارآمدتر انجام دهند؛ این موضوع باعث کاهش فضای کاری لازم برای انجام عملیات‌ پایه کوانتومی می‌شود.

چرا هولدرهای بیت‌ کوین باید به کامپیوترهای کوانتومی اهمیت بدهند؟

رمزنگاری بیت‌ کوین، بر پایه رمزنگاری منحنی بیضوی (Elliptic Curve Cryptography) است که اصول ریاضی مشابهی با RSA دارد. اگر کامپیوترهای کوانتومی بتوانند زودتر از چیزی که انتظار می‌رود RSA را بشکنند، جدول زمانی امنیت بیت‌ کوین نیز فشرده‌تر خواهد شد. البته رمزنگاری ۲۵۶ بیتی بیت‌ کوین از کلیدهای RSA که در پژوهش گوگل بررسی شده قوی‌تر است، اما نه آن‌قدر که در برابر رشد نمایی قدرت محاسباتی مصون باشد.

در همین حال، برخی کارشناسان هم‌اکنون در تلاشند کاربردهایی برای فناوری کوانتومی در شکستن رمز بیت‌ کوین پیدا کنند.

طبق گزارش‌های موجود، گروه تحقیقاتی Project 11 که در زمینه رایانش کوانتومی فعالیت می‌کند، جایزه‌ای نزدیک به ۸۵,۰۰۰ دلار برای کسی تعیین کرده که بتواند حتی نسخه ساده‌شده‌ای از رمزنگاری بیت‌ کوین را با استفاده از رایانه کوانتومی بشکند. آن‌ها کلیدهایی بین ۱ تا ۲۵ بیت را آزمایش می‌کنند که البته در مقایسه با رمزنگاری ۲۵۶ بیتی بیت‌ کوین بسیار کوچک‌ هستند، اما هدف، پیگیری روند پیشرفت است.

این گروه هنگام اعلام این چالش نوشت:

امنیت بیت‌ کوین به رمزنگاری منحنی بیضوی وابسته است. رایانه‌های کوانتومی که الگوریتم شور (Shor’s Algorithm) را اجرا می‌کنند، در نهایت این رمزنگاری را خواهند شکست؛ ما در حال بررسی میزان فوریت این تهدید هستیم.

پیامدهای امنیتی این ماجرا فراتر از دنیای کریپتو است. سیستم‌هایی مانند RSA، ستون فقرات ارتباطات امن در سراسر جهان‌ هستند و در حوزه‌هایی مثل بانکداری و امضاهای دیجیتال نقش کلیدی دارند. طبق داده‌های گوگل، احتمالا برخی مهاجمان سایبری، همین حالا در حال جمع‌آوری داده‌های رمزنگاری‌شده هستند تا زمانی که رایانه‌های کوانتومی در دسترس قرار گرفتند، بتوانند آن‌ها را رمزگشایی کنند. به‌همین دلیل، این شرکت از حالا دست به اقدامات پیشگیرانه زده است.

گوگل اعلام کرده که از همین حالا در مرورگر کروم و زیرساخت‌های داخلی خود، ترافیک را با استفاده از نسخه استاندارد الگوریتم ML-KEM رمزنگاری کرده است.

مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST)، سال گذشته استانداردهای رمزنگاری پساکوانتومی را منتشر کرد و پیشنهاد داد که استفاده از سیستم‌های آسیب‌پذیر تا سال ۲۰۳۰ متوقف شود. اما طبق داده‌های موجود در پژوهش گوگل، شاید بهتر باشد این زمان‌بندی تسریع شود.

شرکت IBM قصد دارد تا سال ۲۰۳۳ یک رایانه کوانتومی با ۱۰۰ هزار کیوبیت بسازد و در این مسیر با دانشگاه توکیو و شیکاگو همکاری می‌کند. شرکت Quantinuum نیز اعلام کرده که قصد دارد تا سال ۲۰۲۹ یک رایانه کوانتومی کاملاً بدون نویز (خطا) ارائه کند؛ با توجه به یافته‌های جدید گوگل، این اهداف اکنون اهمیت بیشتری پیدا کرده‌اند.

یکی دیگر از چالش‌ها مدت زمان اجرای مداوم این ماشین‌های کوانتومی است. ماشین فرضی یک میلیون کیوبیتی که گوگل توصیف کرده است، باید بتواند چندین روز مداوم اجرا شود، نرخ خطای بسیار پایین داشته باشد و میلیاردها عملیات را بدون وقفه انجام دهد. حال آنکه رایانه‌های کوانتومی امروزی به‌زحمت می‌توانند برای چند دقیقه پیوسته کار کنند؛ پس فعلاً جای نگرانی نیست.

تهدید کوانتومی در حال حاضر فوری نیست، اما سریع‌تر از حد انتظار در حال نزدیک شدن به ماست. جامعه کریپتو نیز شروع به‌کار روی راهکارهای مقاوم در برابر کوانتوم کرده است. توسعه‌دهندگان شبکه سولانا، نوعی خزانه مقاوم در برابر کوانتوم طراحی کرده‌اند که از امضاهای مبتنی بر هش استفاده می‌کند. ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin)، هم‌بنیان‌گذار اتریوم نیز پیشنهاد داده که برای محافظت در برابر تهدیدات کوانتومی، کد بلاکچین‌های کنونی فورک شود.

بر همین اساس، به‌‌نظر می‌رسد قبل از آنکه شاهد اولین هک کوانتومی در بلاکچین بیت‌ کوین باشیم، شاهد نوعی فورک ضدکوانتومی خواهیم بود.