Квантовые вычисления ликвидности: вызовы и возможности, которые чип Willow от Google приносит Блокчейн

Последняя выпущенная компанией Google квантовая вычислительная чип Willow снова привлекла внимание к развитию квантовых вычислений в отрасли. Этот чип с 105 квантовыми битами показал наилучшие результаты в двух эталонных тестах: квантовой коррекции ошибок и выборке случайных цепей. Особенно в тесте на выборку случайных цепей Willow завершил вычислительную задачу, на выполнение которой традиционному суперкомпьютеру понадобилось бы 10^25 лет, всего за 5 минут — этот временной промежуток даже превосходит возраст известной вселенной.

Одним из важных прорывов Willow является то, что он может добиться экспоненциального снижения уровня ошибок и снизить его ниже определенного порога, что рассматривается как ключевое условие для достижения масштабируемых практических квантовых вычислений. Руководитель команды разработчиков Хартмут Невен заявил, что Willow является первой системой, которая находится ниже порога, демонстрируя жизнеспособность масштабируемых практических квантовых компьютеров.

Несмотря на то, что количество квантовых битов Willow в 105 раз все еще недостаточно для взлома используемых в настоящее время криптовалютами алгоритмов шифрования, это открывает путь к созданию более мощных квантовых вычислительных машин в будущем. Это, безусловно, представляет собой потенциальную угрозу для области блокчейна и криптовалют, которые зависят от существующих принципов криптографии.

В настоящее время криптовалюты, такие как Биткойн, широко используют алгоритм цифровой подписи на эллиптических кривых (ECDSA) и хэш-функцию SHA-256 для обеспечения безопасности транзакций. Хотя для взлома SHA-256 требуется сотни миллионов квантовых бит, теоретически для взлома ECDSA с использованием алгоритма Шора может потребоваться всего лишь миллионы квантовых бит. Это означает, что, как только появятся крупномасштабные квантовые компьютеры, существующая система безопасности криптовалют может столкнуться с серьезной угрозой.

Чтобы справиться с этой проблемой, разработка технологий противоквантового Блокчейн, особенно обновление существующего Блокчейн для противостояния квантовым атакам, стала насущной задачей. Постквантовое шифрование (PQC) как новый тип шифровального алгоритма, способного противостоять атакам квантовых вычислений, становится актуальной темой для исследований. Некоторые технические команды уже добились успехов в этой области, включая завершение создания возможностей постквантового шифрования на всех этапах Блокчейн, разработку улучшенной библиотеки шифрования OpenSSL, поддерживающей несколько постквантовых алгоритмов шифрования NIST, а также разработку протокола распределенного управления ключами для стандартных алгоритмов подписи NIST.

Хотя перенос Блокчейн на уровень противостояния квантовым вычислениям ликвидности все еще сталкивается с множеством технических проблем, таких как проблема увеличения хранения после квантовой подписи по сравнению с ECDSA, некоторые команды уже смогли оптимизировать процесс консенсуса и снизить задержки чтения памяти, что позволило достичь скорости обработки транзакций анти-квантового Блокчейн на уровне около 50% от скорости оригинальной цепи (TPS). Эти достижения обеспечивают важные гарантии безопасности и стабильности Блокчейн в квантовую эпоху.

Прогресс в квантовых вычислениях является как вызовом, так и возможностью. Он стимулирует инновации в криптографии и блокчейн-технологиях, побуждая отрасль больше внимания уделять долгосрочной безопасности. С углублением исследований у нас есть основания полагать, что блокчейн-технологии смогут продолжать играть важную роль в будущем квантовом веке.