کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند بیت‌کوین‌های کاربران را بدزدند

اخیرا ارزهای رمزپایه همانند بیت‌کوین توجه عموم مردم را به خود جلب کرده است، چرا که از آن‌ها می‌توان به عنوان جایگزینی جالب برای سیستم مالی مرسوم استفاده کرد.

معاملات بیت‌کوین در واقع متشکل از یک سری معما هستند که در محیط عمومی بلاک‌چین ذخیره شده‌اند. این معماها که برای محافظت از بیت‌کوین‌ها ایجاد می‌شوند، به قدری دشوار و پیچیده هستند که تکنولوژي کامپیوترای فعلی برای حل آن‌ها به اندازه‌ی کافی قدرتمند نیست.

اما در دهه‌های پیش رو کامپیوترهای کوانتومی قادر خواهند بود این معماها را به‌صورت موثر حل کنند. در این صورت چه آینده‌ای در انتظار بیت‌کوین خواهد بود؟

رمز‌نگاری بیت‌کوین چگونه انجام می‌پذیرد؟

معاملات مالی بر مبنای پول‌های مرسوم به یک واسطه‌ی قابل اعتماد همانند بانک وابسته هستند تا این معاملات را تایید و ثبت کند. اما در اقتصاد ارزهای رمزپایه این وظیفه بر عهده‌ی دفترکل عمومی (public ledger) یا همان بلاک‌چین است که یکپارچگی آن توسط مشارکت‌کنندگان در آن شبکه حفظ می‌شود.

بانک‌ها طبق قانون موظف هستند تا فرستنده و گیرنده‌ی هر معامله‌‌ای را رسما تایید کنند؛ اما معاملات ارزهای رمزنگاری‌شده اصولا به صورت ناشناس انجام می‌پذیرد.

برای درک بهتر موضوع یک مثال می‌آوریم. شخصی با نام آلیس را تصور کنید که یک دریافت‌کننده‌ی بالقوه‌ی بیت‌کوین است. او ابتدا باید یک معمای سخت و منحصر‌به‌فرد ایجاد کند. این معما با استفاده از یک کد راهنمایی مخفی (که به آن کلید خصوصی می‌گویند) به راحتی حل می‌شود. علاوه بر این، تایید درستی راه‌حل معما نیز باید راحت باشد. این موضوع از طریق یک کد راهنمای دیگر با نام کلید عمومی ممکن می‌شود. بعد از اتمام این مراحل، آلیس معمای خود را به شبکه می‌فرستد تا هر کسی که مایل است بیت‌کوین خود را معامله کند آن را ببیند.

اکنون یک فرستنده به نام باب را تصور کنید. اگر باب بخواهد بیت‌کوین خود را به آلیس بفرستد، باید معامله را به شبکه تسلیم کند. این معامله حتما باید دو جزء داشته باشد: معمای آلیس و راه‌حلی برای معما که باعث می‌شود وجوه منتقل شده به باب در یک معامله‌ی قبلی آنلاک شود.

همچنین باب کلید عمومی معمای آلیس را برای تایید راه‌حل آشکار می‌کند. اگر راه‌حل توسط مشارکت‌کنندگان مختلف شبکه مورد تایید قرار گیرد، در این صورت باب می‌تواند بیت‌کوین خود را منتقل کند و به این ترتیب معامله در بستر بلاک‌چین انجام می‌شود.

اکنون آلیس می‌تواند با آشکار کردن راه‌حل برای معمای خود وجوه را منتقل کند. در این روش دفتر کل معامله‌ی بیت‌کوین برای عموم در دسترس است، در حالی که هویت دارندگان بیت‌کوین و طرفین معاملهمجهول باقی می‌ماند. شاید این سوال برای شما هم پیش بیاید که آیا بدون کلید خصوصی می‌توان به بیت‌کوین دسترسی پیدا کرد؟

در حقیقت هر کس که بدون استفاده از کد راهنمای مخفی موفق به حل یکی از معماهای بیت‌کوین شود، می‌تواند به سرمایه‌ی ذخیره شده در شبکه دسترسی پیدا کند.

بنابر‌این تنها تفاوت بین یک گیرنده‌ی مشخص بیت‌کوین با افراد دیگر شبکه این است که آن‌ها با استفاده از کد راهنمای مخفی، بسیار سریع‌تر می‌توانند معما را حل کنند.

بیشتر معماهای استفاده‌شده برای بیت‌کوین به شکل امضا هستند. به این معنی که معاملات بیت‌کوین با استفاده از یک الگوریتم پیچیده بر مبنای ریاضیات منحنی بیضوی (elliptic curves) دارای یکامضای الکترونیکی هستند.

ایده‌ی استفاده از این نوع ریاضیات این است که جعل چنین امضایی برای یک کامپیوتر بسیار مشکل است، مگر این که شخصی کلید خصوصی معما را داشته باشد و این امر از طریق کلید عمومی تایید می‌شود. اما با این که جعل امضاهای الکترونیک مخصوص بیت‌کوین‌ها برای کامپیوترهای امروزی بسیار دشوار و ناممکن است؛ اما کامپیوترهای کوانتومی توانایی حل معماها با سرعت بالا را خواهند داشت.

کامپیوترهای کوانتومی محدود به پردازش اطلاعات دیجیتالی نیستند، در عوض محاسبات انجام‌شده توسط این نوع کامپیوترها بر مبنای استفاده‌ی مستقیم از برهم کنش‌های مکانیک کوانتومی و قوانینی است که بر فیزیک دنیای میکروسکوپیک حکمفرما است.

پژوهشگران در تلاشند تا دریابند کامپیوترهای کوانتومی دقیقا در حل چه نوع مسائلی توانمند‌تر از کامپیوترهای امروزی هستند.

اما اکنون می‌دانیم که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند به‌طور موثر دو نوع مسئله را حل کنند که یکی از آن‌ها از اصول رمزنگاری امروزی است. یک کارشناس می‌تواند با استفاده از کامپیوتری کوانتومی در خانه‌ی خود امضاهای الکترونیکی بیت‌کوین را از طریق حل منحنی‌های بیضوی جعل کند. مسئله‌ی دشوار دیگر که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند آن را حل کنند پیدا کردن ضرایب اول یک عدد است.

در واقع با استفاده از نسخه‌ای از الگوریتم شور (Shor’s algorithm) می‌توان رمز‌های ایجاد شده توسط رمزنگاری منحنی‌های بیضوی را شکست. این الگوریتم می‌تواند با استفاده از کلید عمومی، کلید خصوصی یک معما را پیدا کند و به این ترتیب امضای بیت‌کوین پس از آشکار شدن کلید عمومی به راحتی جعل می‌شود.

این کار را نمی‌توان با کامپیوترهای امروزی انجام داد. در واقع ما مطمئن هستیم که تنها کامپیوترهای نسل آینده قادر به انجام چنین کاری خواهند بود.

سرقت بیت‌کوین با استفاده از کامپیوتری کوانتومی چطور انجام می‌شود ؟

سازوکار فعلی تبادل بیت‌کوین به این شکل است که کلید عمومی تنها زمانی آشکار می شود که یک معامله به شبکه پیشنهاد داده شود. بنابر‌این برای کامپیوتر کوانتومی، یک پنجره‌ی زمانی بسیار کوتاه وجود دارد تا بتواند از روی کلید عمومی، کلید خصوص معما را پیدا کرده و یک معامله‌ی جعلی را ایجاد کند (یعنی برای مثال پول باب به جای آلیس به دزد برسد).

این نوع از دزدی شبیه دزدی از یک مشتری بانک است که هنوز وارد بانک نشده و وجوه خود را به حساب واریز نکرده است.

اما اوضاع زمانی بدتر می‌شود که بدانیم در بسیاری از معاملات بیت‌کوین، کلید عمومی همواره در شبکه‌ی بلاک‌چین موجود است. این امر باعث می‌شود تا محدودیت زمانی برای انجام دزدی از بین برود و وجوه قبل از این که حتی معامله‌ای در شبکه پیشنهاد شود، دزدیده شوند. در واقع کلید عمومی بیش از یک‌سوم سرمایه‌ی بازار بیت‌کوین یعنی چیزی در حدود ده‌ها میلیارد دلار، از پیش در شبکه‌ی بلاک‌چین موجود است.

این وضعیت شبیه دزدی از بانک به‌صورت سنتی است؛ چرا گه لازم نیست دزد منتظر مشتری شود تا معامله را انجام دهد. پیش‌بینی این که چه زمانی کامپیوترهای کوانتومی به‌اندازه‌ی کافی قدرتمند و سریع خواهند بود تا چنین حملاتی را انجام دهند، بسیار سخت است؛ اما می‌توان با اطمینان گفت که حداقل تا ۱۰ سال آینده بازار بیت‌کوین در معرض چنین حملاتی قرار نخواهد گرفت.

آیا می‌توان بیت‌کوین را امن‌تر کرد؟

اکنون کارشناسان به لزوم پیدا کردن جایگزینی برای رمزنگاری از طریق منحنی‌های بیضوی پی برده‌اند؛ جایگزینی که بتواند در مقابل حملات کامپیوترهای کوانتومی مقاومت کند.

با این که تا امروز استاندارد مشخصی برای روش‌های جایگزین رمزنگاری ارائه نشده است، اما هم اکنون محققان در حال توسعه‌ی روش‌های جدید رمزنگاری بر مبنای مقاومت در برابر کامپیوترهای کوانتومی هستند.

بنابر‌این حتی اگر بیت‌کوین در نهایت تسلیم کامپیوترهای کوانتومی شود، اما بلاک‌چین و ارز‌های رمز‌نگاری شده به راه خود ادامه خواهند داد.