الحوسبة الكمية الجديدة: التحديات والفرص التي يجلبها رقاقة جوجل Willow للبلوكتشين

أطلق جوجل مؤخرًا شريحة الحوسبة الكمية Willow، مما أثار اهتمام الصناعة بتطورات الحوسبة الكمية. تتمتع هذه الشريحة بـ 105 كوانتي وتحقق أداءً ممتازًا في اختباري مرجعية تصحيح الخطأ الكمي وعينة الدوائر العشوائية. خاصة في اختبار عينة الدوائر العشوائية، أكملت Willow المهمة الحسابية في 5 دقائق فقط، وهي مهمة تحتاج إلى 10^25 عامًا لتكتمل بواسطة حاسوب خارق تقليدي، وهذا النطاق الزمني يتجاوز حتى عمر الكون المعروف.

تتمثل إحدى الانتصارات المهمة لـ Willow في قدرتها على خفض معدل الخطأ بشكل أسي وجعله أقل من عتبة معينة، وهو ما يعتبر الشرط الرئيسي لتحقيق الحوسبة الكمية العملية على نطاق واسع. قال رئيس فريق البحث والتطوير هارتموت نيفن إن Willow هو النظام الأول الذي يقل عن العتبة، مما يظهر إمكانية وجود حواسيب كمية عملية على نطاق واسع.

على الرغم من أن عدد 105 كيوبتات من Willow لا يزال بعيدًا عن كونه كافيًا لكسر خوارزميات التشفير المستخدمة حاليًا في العملات المشفرة، إلا أنه يمهد الطريق لبناء حواسيب كمية أقوى في المستقبل. وهذا بلا شك يمثل تحديًا محتملاً لمجالات البلوكتشين والعملات المشفرة التي تعتمد على مبادئ التشفير الحالية.

في الوقت الحالي، تُستخدم العملات الرقمية مثل البيتكوين على نطاق واسع خوارزمية توقيع رقمية منحنية (ECDSA) ودالة تجزئة SHA-256 لضمان أمان المعاملات. على الرغم من أن كسر SHA-256 يتطلب مئات الملايين من الكيوبتات الكمومية، إلا أنه من الناحية النظرية، يمكن استخدام خوارزمية شور الكمومية لكسر ECDSA باستخدام ملايين الكيوبتات الكمومية فقط. وهذا يعني أنه بمجرد ظهور الكمبيوتر الكمومي واسع النطاق، قد تواجه أنظمة أمان العملات الرقمية الحالية تهديدًا خطيرًا.

لمواجهة هذا التحدي، أصبح تطوير تقنية البلوكشين المقاومة للحوسبة الكمية، خاصة إجراء ترقية مقاومة للحوسبة الكمية للبلوكتشين الحالي، أمرًا عاجلاً. تعتبر خوارزمية التشفير ما بعد الكم (PQC)، كنوع من خوارزميات التشفير الجديدة القادرة على مقاومة هجمات الحوسبة الكمية، نقطة بحث ساخنة. لقد حققت بعض الفرق التقنية تقدمًا في هذا المجال، بما في ذلك إكمال بناء قدرات التشفير ما بعد الكم عبر جميع عمليات البلوكشين، وتطوير إصدار محسّن من مكتبة OpenSSL لدعم العديد من خوارزميات التشفير ما بعد الكم وفقًا لمعايير NIST، بالإضافة إلى تطوير بروتوكول إدارة المفاتيح الموزعة لخوارزميات توقيع NIST ما بعد الكم.

على الرغم من أن نقل البلوكتشين إلى مستوى مقاوم للكم لا يزال يواجه العديد من التحديات التقنية، مثل مشكلة تضخم التخزين في التوقيعات بعد الكم مقارنةً بـ ECDSA، إلا أن بعض الفرق تمكنت من تحسين عملية الإجماع وتقليل تأخير قراءة الذاكرة، مما جعل سرعة معالجة معاملات البلوكتشين المقاوم للكم تصل إلى حوالي 50% من السلسلة الأصلية (TPS). توفر هذه التقدمات ضمانات هامة لأمان واستقرار البلوكتشين في عصر الكم.

تقدم الحوسبة الكمية هو تحدٍ وفرصة في آنٍ واحد. إنه يدفع الابتكار في التشفير وتقنية البلوكتشين، مما يجعل الصناعة تركز أكثر على الأمان على المدى الطويل. مع تقدم الأبحاث، لدينا أسباب للاعتقاد بأن تقنية البلوكتشين ستظل قادرة على أداء دورها المهم في عصر الكوانتم في المستقبل.