الحوسبة الكمية الجديدة: التأثير المحتمل لشريحة Willow من جوجل على أمان البلوكتشين

في 10 ديسمبر، أعلنت شركة جوجل عن إطلاق شريحة الحوسبة الكمية الجديدة الخاصة بها Willow. وهذه هي خطوة كبيرة أخرى منذ أن أطلقت جوجل شريحة الحوسبة الكمية Sycamore في عام 2019، والتي حققت "هيمنة كمية" لأول مرة. وقد تم نشر هذه النتيجة بشكل عاجل في مجلة Nature، وقد أثارت اهتمامًا واسعًا على وسائل التواصل الاجتماعي.

يمتلك الشريحة الجديدة Willow 105 بتات كمية، وقد حققت أفضل أداء في فئتها في اختبارين مرجعيين: تصحيح الخطأ الكمي وعينات الدوائر العشوائية. في اختبار عينات الدوائر العشوائية، أكمل شريحة Willow المهام الحاسوبية التي تتطلب 10^25 عامًا لإكمالها بواسطة أسرع حاسوب فائق اليوم في غضون 5 دقائق، وهو رقم يتجاوز حتى عمر الكون المعروف.

أحد الاختراقات المهمة لـ Willow هو تحقيق انخفاض أسي في معدل الأخطاء وجعله أقل من عتبة معينة. وغالبًا ما يكون هذا شرطًا مسبقًا مهمًا لجعل الحوسبة الكمية ممكنة في الواقع. وقال رئيس فريق البحث والتطوير إن Willow هو أول نظام يقل عن العتبة، وهو حتى الآن النموذج الأولي الأكثر إقناعًا للكيوبتات المنطقية القابلة للتوسع، مما يدل على أن الحواسيب الكمومية القابلة للاستخدام على نطاق واسع ممكنة.

لقد كان لهذا الإنجاز تأثير عميق على مجال البلوكتشين والعملة المشفرة. على الرغم من أن 105 كيوبيت من شريحة Willow لا تزال بعيدة عن كسر خوارزميات التشفير المستخدمة في العملات المشفرة مثل البيتكوين، إلا أنها تشير إلى تزايد إمكانية بناء حواسيب كمية ذات عملية واسعة النطاق.

في معاملات البيتكوين، تُستخدم خوارزمية توقيع المنحنيات البيانية الرقمية (ECDSA) ودالة التجزئة SHA-256 على نطاق واسع. أظهرت الأبحاث أن خوارزمية شور الكمية تحتاج فقط إلى مليون بت كمي لتفكيك ECDSA تمامًا. وهذا يعني أنه بمجرد امتلاك حاسوب كمي قوي بما فيه الكفاية، قد يتمكن المهاجم من استنتاج المفتاح الخاص من المفتاح العام في فترة زمنية قصيرة، مما يهدد أمان العملات المشفرة.

على الرغم من أن أجهزة الحوسبة الكمية الحالية لا تشكل تهديدًا فعليًا لخوارزميات مثل RSA وECDSA، فإن ظهور شريحة Willow يُعتبر بلا شك ناقوس خطر لنظام أمان العملات المشفرة. كيف يمكن حماية أمان العملات المشفرة تحت تأثير الحوسبة الكمية، سيصبح محور اهتمام مشترك بين عالم التكنولوجيا والمالية.

لمواجهة هذا التحدي، أصبحت التشفير ما بعد الكم (PQC) اتجاهًا بحثيًا مهمًا. PQC هو نوع من خوارزميات التشفير الجديدة التي يمكنها مقاومة هجمات الحوسبة الكمية. إن نقل البلوكتشين إلى مستوى مقاوم للكم ليس فقط استكشافًا للتكنولوجيا المتقدمة، بل هو أيضًا لضمان أمان البلوكتشين على المدى الطويل.

بعض فرق البحث قد حققت تقدمًا في تكنولوجيا البلوكتشين المقاومة للكم. على سبيل المثال، أكملت بعض الفرق بناء قدرات التشفير بعد الكم لعملية البلوكتشين بالكامل، وقامت بتعديل OpenSSL لدعم مكتبة التشفير التي تحتوي على عدة خوارزميات تشفير بعد الكم المعتمدة من NIST. في الوقت نفسه، وبالنظر إلى مشكلة تضخم التخزين في التوقيعات بعد الكم مقارنةً بـ ECDSA، من خلال تحسين عملية الإجماع وتقليل تأخير قراءة الذاكرة، أصبح TPS للبلوكتشين المقاومة للكم يصل إلى حوالي 50% من السلسلة الأصلية.

بالإضافة إلى ذلك، تم إحراز تقدم في انتقال الحوسبة الكمية إلى خوارزميات التشفير المتطورة. قامت فرق بتطوير بروتوكول إدارة المفاتيح الموزعة لخوارزمية توقيع ما بعد الكوانتوم Dilithium وفقًا لمعايير NIST، وهو أول بروتوكول توقيع موزع بعتبة ما بعد الكوانتوم الفعّال في الصناعة، مع تحسينات في الأداء تفوق 10 أضعاف مقارنةً بالحلول الحالية.

مع التقدم المستمر في تقنيات الحوسبة الكمية، يحتاج قطاع البلوكتشين والعملات المشفرة إلى الاستعداد بشكل مسبق، من خلال تطوير ونشر تقنيات مقاومة للحوسبة الكمية، لضمان الأمان والاستقرار في المستقبل. هذا لا يتعلق فقط بأمان الأصول الرقمية، بل سيؤثر أيضًا على اتجاه تطوير النظام البيئي للبلوكتشين بأكمله.