Что такое квантовый компьютер и как машина стала угрозой для криптовалют

Китай создал квантовый компьютер в 10 млрд раз быстрее прототипа Google. Рассказываем, почему это важно, и что это значит для криптовалютной отрасли.

Редакция BeInCrypto собрала информацию об устройстве и рисках, которые оно несет для рынка криптовалют, в одном материале.

Что такое квантовые компьютеры

Квантовый компьютер – это сверхмощное вычислительное устройство, которое обрабатывает информацию примерно в 100 трлн раз быстрее традиционного компьютера. Такая скорость пригодится для обработки больших данных, моделирования нейросетей, и много чего еще из того, что мы называем технологиями будущего.

У этой медали есть и другая сторона. Разработчики утверждают, что квантовый компьютер разрушит современную систему компьютерной безопасности.  С такой скоростью обработки данных ничего не стоит за секунды проанализировать терабайты информации и взломать любой криптографический код.

Вот пример: банковские транзакции и сообщения шифруются при помощи алгоритма RSA. Подбирать к нему ключи на обычном компьютере придется десятки, а то и сотни тысяч лет. Квантовый справится с задачей за минуты.

«Сегодня мы находимся на стадии, когда у нас есть квантовые компьютеры – мы можем использовать их, программировать их. Мы в поиске устойчивых способов их индустриализации и стабилизации технологии. Также мы продолжаем учиться создавать алгоритмы для них», – так прокомментировал прогресс в сфере разработок квантовых компьютеров амбассадор IBM в Европе, доктор компьютерных наук Марк Мэттингли-Скотт во время одной из своих лекций.

Эксперт уверен, что человечество готово к таким машинам и последствиям их работы.

Как работает квантовый компьютер

Квантовый компьютер, в отличие от обычного, оперирует не битами (единица измерения информации в двоичной системе счисления), а квантовыми битами, или кубитами. Эта технология ускоряет работу устройства в сотни раз.

На аппаратном уровне квантовый компьютер тоже сложнее своего предшественника. В нем больше деталей и для эффективной работы ему необходимо постоянное охлаждение.

Какие квантовые компьютеры есть на рынке

Прототипы квантовых компьютеров появились в конце двадцатого века. Осенью 2019 года компания Google представила последнюю разработку, продемонстрировав новые возможности квантовых вычислений.

Эксперимент NASA показал, что машине потребовалось 3 минуты и 20 секунд для того, чтобы произвести расчет, на который самому мощному на тот момент суперкомпьютеру Summit (IBM) потребовалось бы около 10 тыс. лет.

По неизвестным причинам команда NASA удалила отчет, но его успели скопировать журналисты The Financial Times.

В начале декабря 2020 года на рынке появился новый, еще более мощный квантовый компьютер, созданный группой китайских ученых под руководством известного физика Пань Цзяньвэй (Pan Jianwei). По результатам тестов, опубликованных в журнале Science, производительность устройства превысила показатели компьютера Google в 10 млрд раз, а современного суперкомпьютера – в 100 трлн раз.

При этом разработчики не рассказали, сколько стоит квантовый компьютер нового поколения.

Квантовые компьютеры на службе государства

Разработчики нового квантового компьютера считают, что создание такой машины приблизило Китай к квантовому превосходству. Высокопроизводительное устройство, способное оперативно решать сложные задачи, даст стране преимущества в различных отраслях, от химии до искусственного интеллекта и анализа больших данных.

На видео ниже Пань Цзяньвэй презентует этапы формирования «квантовой коммуникации» на базе собственных разработок и проводит параллели с развитием человеческой цивилизации.

Разработчик отметил, что 100 тыс. лет назад Человек разумный (Homo sapiens) победил в эволюционной борьбе более приспособленных к выживанию Неандертальцев (Homo neanderthalensis), потому что научился общаться и обмениваться информацией.

В 21 веке люди продолжают развивать коммуникацию, но уже на квантовом уровне. Цзяньвэй уверен, что работа в этом направлении будет основой дальнейшей эволюции человечества.

Как квантовые компьютеры стали врагами майнеров

Наличие сверхмощного вычислительного устройства даст человеку или группе людей преимущество и контроль над сетью, поставив под угрозу индустрию добычи криптовалют.

Для майнинга нужно высокопроизводительное оборудование. Участники рынка цифровых активов используют вычислительные мощности своих компьютеров, чтобы решать математические задачи. Одни работают на бытовых компьютерах, другие приобретают специальные устройства для добычи криптовалют – асики.

Вознаграждение получает тот, кто решит задачу раньше остальных, поэтому, чем выше производительность компьютера, тем больше шансов опередить конкурентов и получить награду. Иногда майнеры объединяют компьютерные мощности и решают задачи совместно. Единственный минус – прибыль приходится делить на всех участников пула.

Но майнеров равно много, они рассеяны по всему миру, так достигается эффект децентрализации.

Распределение добытых блоков по майнерам и пулам за последние 4 дня. График от 10 декабря 2020 года. Данные: blockchain.com

На графике видно, что активность майнеров в сети биткоина распределена между частными лицами и крупными пулами. Все участники сети конкурируют за право получить награду – поэтому на рынке нет единогласного лидера.

Совокупный объем вычислительных мощностей, которые майнеры подключили к сети биткоина, называют хэшрейтом. Благодаря соперничеству сторон, на рынке добычи криптовалют сохраняется равновесие – ведь все работают примерно на одном и том же оборудовании.

График хэшрейта биткоина. Данные: blockchain.com

Квантовые компьютеры могут нарушить этот баланс, перехватив 51% хэшрейта биткоина (так называемая атака 51%). Тот, кому принадлежат эти вычислительные мощности, получит контроль над сетью криптовалюты.

Такой захват власти нарушит работу сети и блокирует подтверждение транзакций. Кроме того, из-за атаки 51% возникнет угроза двойной траты.

Чтобы реализовать такую атаку при помощи компьютеров и асиков потребуется колоссальное количество денег и электроэнергии. Квантовый компьютер, подключенный к сети криптовалюты, решит эту задачу быстрее и дешевле.

Больше информации о майнинге криптовалют – его особенностях и вариантах работы вы сможете узнать из нашего материала.

Почему квантовые технологии угрожают криптовалютам

Перехват большей часть хэшрейта в сети биткоина и других криптовалют, при создании которых разработчики использовали криптографию, может полностью вывести проект из строя. Противостоять таким действиям смогут только пользователи, в распоряжении которых есть устройства с аналогичными показателями мощности.

На практике, такая схема вряд ли будет доступна. Дело в том, что купить квантовый компьютер сегодня, чтобы противостоять врагу – задача практически невыполнимая. Соответственно, атака со стороны владельца такого устройства на сеть биткоина может оказаться для нее фатальной.

По мнению аналитиков компании Deloitte, при помощи квантового компьютера, в том числе, можно организовать кражу криптовалюты (через задействование его вычислительных мощностей для подбора кодов доступа). В ходе своих работ, исследователи пришли к выводу о том, что уровень угрозы зависит от типа хранения монет. В зоне повышенного риска, по их подсчетам, находится, как минимум, 25% всех добытых биткоинов.

График квантовой уязвимости биткоинов. Данные: Deloitte

Читайте также: Рейтинг лучших криптокошельков 2020 года

CEO британской криптографической компании Post-Quantum Андрисен Ченг (Andersen Cheng), в свою очередь, отметил в ходе интервью для DeCrypt, что сегодня участники криптосообщества должны заняться разработкой инструментов противодействия квантовым взломам. В противном случае, по его мнению, разрушительная сила таких машин может уничтожить биткоин.

Интересный факт! В настоящий момент созданием пост-квантовых криптографических алгоритмов занята команда Национального института стандартов и технологий США (NIST). При помощи разработок компании, в теории, в сети криптовалюты можно будет запрограммировать форк, чтобы организовать ответвление блокчейна. Новая «ветвь» сможет продолжить безопасную работу на базе нового, устойчивого к атакам квантовых компьютеров алгоритма.

Разработка NIST может появиться на рынке к 2022 году. До этого времени криптосообщество будет находиться в состоянии «квантовой неопределенности» своего будущего.

Несмотря на обозначенные риски, в сети также можно встретить мнения, согласно которым исходящая от квантовых компьютеров угроза биткоину чрезмерно преувеличена.

Чего еще боятся участники криптосообщества

Недавно популярный в криптосообществе аналитик, автор S2F-модели прогнозирования PlanB провел среди своих читателей опрос. Его темой стали главные риски, с которыми может столкнуться биткоин.

Квантовые компьютеры, несмотря на их разрушительную силу, оказались лишь на втором месте. При этом самой страшной, по мнению участников криптосообщества, угрозой стало регуляторное давление со стороны властей. В список других опасностей пользователи сети включили следующие пункты:

• Централизованный майнинг. Дело в том, что свыше 70% хэшрейта биткоина находится в Китае. В случае, если власти КНР получат контроль над местными майнерами, сеть криптовалюты может оказаться под угрозой.
• Мошенническое программное обеспечение и взломы.
• Производные финансовые инструменты.
• Форки – новые, улучшенные версии BTC.

What are the biggest risks for #bitcoin? Results of my latest poll show most of you (34%) voted government ban or regulation as biggest risk, followed by quantum computing (21%) and centralized mining in China (18%). Good to see we got rid of forks and futures manipulation fud. pic.twitter.com/zPWlEP4Z3H

— PlanB (@100trillionUSD) December 10, 2020

Подводим итоги

Участники криптосообщества разделились на два лагеря: одни считают, что квантовый компьютер представляет угрозу рынку цифровых активов, другие не видят в устройстве опасности.

Несмотря на то, что в настоящий момент такие машины функционируют только на государственном уровне, не исключено, что в будущем доступ к ним смогут получить мошенники.