فهرست مطالب
پژوهشگران نخستین نقشه کامل را برای شکستن رمزنگاری بیت‌کوین با کامپیوتر کوانتومی ارائه کرده‌اند که اجرای آن حدود ۲۶ روز زمان می‌برد.
به گزارش سرویس امنیت سایبری تکناک، شرکت IonQ نخستین نقشه کامل را برای شکستن یکی از مهم‌ترین سیستم‌های رمزنگاری بیت‌کوین منتشر کرده است که نشان می‌دهد یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند و مقاوم در برابر خطا در شرایط مشخص می‌تواند این محاسبات را در حدود ۲۵.۷ روز انجام دهد.
پژوهشگران IonQ در این مطالعه، روشی را بررسی کرده‌اند که بیت‌کوین برای تأیید مالکیت دارایی و معتبر بودن تراکنش‌ها استفاده می‌کند. این سیستم بر نوعی رمزنگاری موسوم به «رمزنگاری منحنی بیضوی» متکی است و در بیت‌کوین با استاندارد secp256k1 به کار می‌رود.
در این روش، کاربران با استفاده از کلیدهای رمزنگاری‌شده می‌توانند ثابت کنند که مالک بیت‌کوین‌های خود هستند و اجازه انتقال آنها را دارند. امنیت این سیستم به دشوار بودن محاسبات ریاضی مربوط به کلیدهای خصوصی وابسته است.
شرکت IonQ بیان کرد که یک کامپیوتر کوانتومی مقاوم در برابر خطا می‌تواند در آینده این مسئله ریاضی را بسیار سریع‌تر از کامپیوترهای معمولی حل کند. بر اساس محاسبات این شرکت، چنین سیستمی برای اجرای کامل حمله به حدود ۱۹ هزار و ۳۹۷ کیوبیت فیزیکی نیاز خواهد داشت.
این رقم، کیوبیت‌های لازم را برای اجرای محاسبات و منابع مورد نیاز را برای تصحیح خطاهای کوانتومی شامل می‌شود. کامپیوترهای کوانتومی به دلیل حساسیت بسیار زیاد کیوبیت‌ها، برای انجام محاسبات دقیق به سیستم‌های گسترده تصحیح خطا نیاز دارند.
با وجود این نتایج، پژوهش IonQ به این معنا نیست که بیت‌کوین امروز در معرض چنین حمله‌ای قرار دارد. این شرکت حمله مورد نظر را روی یک کامپیوتر کوانتومی واقعی اجرا نکرده و پژوهش آن، نقشه‌ای مهندسی برای بررسی توان سیستم‌های کوانتومی آینده است.
بیشتر بخوانید: اولین تراکنش ضدکوانتومی بیت‌کوین با موفقیت ثبت شد
الگوریتم شور چگونه امنیت بیت‌کوین را تهدید می‌کند؟
پایه اصلی این روش، الگوریتم شور است. این الگوریتم کوانتومی سال‌ها است که به عنوان یکی از مهم‌ترین تهدیدهای احتمالی برای برخی سیستم‌های رمزنگاری کلید عمومی شناخته می‌شود.
کامپیوترهای معمولی برای حل بعضی مسائل ریاضی مربوط به رمزنگاری به زمان بسیار زیادی نیاز دارند. الگوریتم شور می‌تواند در یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی قدرتمند، همین مسائل را بسیار سریع‌تر حل کند.
پژوهشگران IonQ حمله به سیستم secp256k1 بیت‌کوین را از سطح الگوریتم تا سخت‌افزار مورد نیاز مدل‌سازی کرده‌اند. طراحی آنها به ۱۴۵۷ کیوبیت منطقی و حدود ۳۹ میلیون گیت Toffoli نیاز دارد.
کیوبیت منطقی در واقع نوعی کیوبیت پایدار و قابل اعتماد است که با استفاده از تعداد زیادی کیوبیت فیزیکی ساخته می‌شود. به همین دلیل، برای دستیابی به ۱۴۵۷ کیوبیت منطقی، هزاران کیوبیت فیزیکی مورد نیاز خواهد بود.
کریس بالانس، رئیس بخش رایانش کوانتومی IonQ گفته است تیم تحقیقاتی تمام مراحل محاسبات را تا سطح عملیات پایه تصحیح خطا بررسی کرده است. این رویکرد به پژوهشگران اجازه داده است تا زمان اجرا و احتمال موفقیت محاسبات را دقیق‌تر برآورد کنند.
شرکت IonQ معتقد است برخی برآوردهای قبلی درباره شکستن رمزنگاری با کامپیوترهای کوانتومی، بخش‌هایی از سخت‌افزار و تصحیح خطا را بیش از اندازه ساده در نظر گرفته‌اند. این بخش‌ها می‌توانند تأثیر زیادی بر زمان واقعی انجام محاسبات داشته باشند.
پژوهشگران برای طراحی سیستم مورد نیاز از معماری Walking Cat شرکت IonQ استفاده کرده‌اند. این معماری، پردازش کوانتومی مبتنی بر یون‌های به‌دام‌افتاده را با فناوری‌های تصحیح خطا ترکیب می‌کند.
پس از تطبیق این معماری با نیازهای رمزنگاری secp256k1، پژوهشگران به عدد ۱۹ هزار و ۳۹۷ کیوبیت فیزیکی رسیدند. این رقم کمی کمتر از مقیاس ۲۰ هزار کیوبیتی است که IonQ در معرفی پژوهش خود به آن اشاره کرده است.
بیشتر بخوانید: سواستفاده ماینرهای ارز دیجیتال از آسیب‌پذیری بحرانی اشتراک صفحه مک
تهدید کوانتومی برای بیت‌کوین هنوز فوری نیست
شرکت IonQ در نقشه راه خود قصد دارد تا سال ۲۰۲۷ به یک سیستم مقاوم در برابر خطا با ۱۰ هزار کیوبیت فیزیکی برسد. همچنین این شرکت پیشرفت‌های بیشتری را در زمینه سخت‌افزار و تولید سیستم‌های کوانتومی برای حدود سال ۲۰۲۸ پیش‌بینی کرده است.
با وجود این، رسیدن به تعداد مشخصی کیوبیت به‌تنهایی برای شکستن امنیت بیت‌کوین کافی نیست. سیستم مورد نیاز باید بتواند تعداد زیادی عملیات پیچیده را با خطای بسیار کم و برای مدت طولانی اجرا کند.
مارتین روتلر، معاون تحقیق و توسعه کاربردهای کوانتومی IonQ عنوان کرد که کاهش منابع مورد نیاز در پژوهش جدید، نتیجه بهینه‌سازی هم‌زمان الگوریتم، کامپایلر، معماری سخت‌افزار و سیستم تصحیح خطا بوده است.
این پژوهش نشان نمی‌دهد که حمله کوانتومی به بیت‌کوین در آینده نزدیک رخ خواهد داد. اهمیت آن بیشتر در ارائه یک معیار مشخص برای سنجش توان کامپیوترهای کوانتومی آینده است.
پژوهشگران اکنون می‌توانند ظرفیت سیستم‌های جدید را با نیاز محاسباتی مشخص‌شده در این مطالعه مقایسه کنند و فاصله فناوری موجود تا مرحله‌ای را بسنجند که شکستن رمزنگاری مورد استفاده بیت‌کوین از نظر فنی امکان‌پذیر شود.
همچنین شرکت IonQ بیان کرد که همین روش مهندسی کامل را می‌توان برای بررسی کاربردهای کوانتومی در حوزه‌هایی مانند شیمی، علم مواد، خدمات مالی، بهینه‌سازی و امنیت ملی به کار گرفت.
