أطلقت جوجل مؤخرًا شريحة الحوسبة الكمية من الجيل الجديد Willow، مما يمثل إنجازًا كبيرًا آخر في مجال الحوسبة الكمية. تمتلك شريحة Willow 105 كيوبت، وقد سجلت أفضل أداء في فئتها في اختبارين مرجعيين: تصحيح الكمية وعينة الدائرة العشوائية.
ما يلفت الانتباه بشكل خاص هو أن Willow أكملت في اختبار عينات الدوائر العشوائية مهمة حسابية تتطلب من الحواسيب الفائقة التقليدية 10^25 عامًا لإنجازها في 5 دقائق فقط. هذا الرقم يتجاوز بكثير عمر الكون المعروف، ويفوق حتى نطاق الزمن المعروف في الفيزياء.
أحد الاختراقات الرئيسية لشريحة Willow هو تقليل معدل الخطأ بشكل كبير. مع زيادة عدد الكيوبتات، عادةً ما تزيد احتمالية حدوث أخطاء في عملية الحساب. ولكن حققت Willow انخفاضًا كبيرًا في معدل الخطأ، مما جعله أقل من العتبة الحرجة، مما يمهد الطريق لبناء حواسيب كمية عملية على نطاق واسع.
قال هارتموت نيفن، رئيس Google Quantum AI، إن ويللو هو النظام الأول الذي تكون فيه نسبة الخطأ أقل من العتبة، وهو أنموذج منطقي للكيوبت الكمي القابل للتوسع الأكثر إقناعًا حتى الآن، مما يثبت جدوى الحوسبة الكمية العملية على نطاق واسع.
على الرغم من أن عدد 105 كيوبت لـ Willow لا يزال بعيدًا عن كونه كافيًا لاختراق خوارزميات التشفير المستخدمة حاليًا في العملات المشفرة، إلا أنه يبشر باتجاه تطوير الحواسيب الكمومية القابلة للاستخدام على نطاق واسع. وهذا يطرح تحديات جديدة في مجال البلوكتشين والعملات المشفرة.
حاليًا، يتم استخدام خوارزمية توقيع الرقمي المنحني (ECDSA) ودالة التجزئة SHA-256 على نطاق واسع في معاملات العملات المشفرة مثل البيتكوين. تشير الدراسات إلى أن الخوارزميات الكمية يمكن أن تكسر هذه الخوارزميات نظريًا، على الرغم من أن عدد الكيوبتات الكمية المطلوبة لا يزال كبيرًا.
على سبيل المثال، يتطلب كسر SHA-256 مئات الملايين من الحوسبة الكمية، بينما يتطلب كسر ECDSA مستوى من الحوسبة الكمية يصل إلى الملايين. على الرغم من أن أجهزة الحوسبة الكمية الحالية لا تشكل تهديدًا فعليًا، إلا أنه مع تقدم التكنولوجيا، قد تظهر في المستقبل أجهزة حوسبة كمية قوية بما يكفي لتحدي هذه الأنظمة التشفيرية.
في معاملات البيتكوين، هناك نوعان رئيسيان من عناوين المحفظة: "الدفع إلى المفتاح العام"(p2pk) الذي يستخدم مفتاح ECDSA العام مباشرة، و"الدفع إلى تجزئة المفتاح العام"(p2pkh) الذي يستخدم قيمة تجزئة المفتاح العام. النوع الثاني يحتل نسبة أكبر، ولكن خلال المعاملات، سيتم الكشف عن المفتاح العام. وهذا يعني أنه بمجرد ظهور حواسيب كمية قوية بما فيه الكفاية، قد يتمكن المهاجمون من كسر المفتاح الخاص وسرقة الأموال في وقت قصير.
لذلك ، أصبح تطوير تقنيات البلوكتشين المقاومة للكم ، وخاصة ترقية البلوكتشين الحالية لتكون مقاومة للكم ، أمرًا عاجلاً. تعتبر تشفير ما بعد الكم (PQC) نوعًا جديدًا من خوارزميات التشفير القادرة على مقاومة هجمات الحوسبة الكمية ، ويعتبر التقنية الرئيسية لحماية البلوكتشين وأمان العملات المشفرة في المستقبل.
بعض المؤسسات البحثية أحرزت تقدمًا في هذا المجال. على سبيل المثال، أكملت بعض المؤسسات بناء القدرات الخاصة بالتشفير ما بعد الكمية لعملية البلوكتشين بالكامل، وطورت مكتبة تشفير تدعم عدة خوارزميات تشفير ما بعد الكمية وفقًا لمعايير NIST، وحققت اتصالات TLS ما بعد الكمية. في الوقت نفسه، من خلال تحسين عملية الإجماع وتقليل تأخير قراءة الذاكرة، تم معالجة مشكلة تضخم تخزين التوقيع ما بعد الكمية، مما جعل سرعة معالجة معاملات البلوكتشين المقاومة للكم تصل إلى حوالي 50% من سرعة السلسلة الأصلية.
علاوة على ذلك، هناك تقدم في انتقال خوارزميات التشفير المتقدمة إلى ما بعد الكم. طورت بعض الفرق بروتوكول إدارة المفاتيح الموزعة لخوارزمية التوقيع ما بعد الكم Dilithium وفقًا لمعايير NIST، وهو أول بروتوكول توقيع موزع فعال بعد الكم في الصناعة، حيث شهد أداءً ملحوظًا مقارنة بالحلول الحالية.
على الرغم من أن شريحة Willow من Google لم تشكل تهديدًا مباشرًا على أنظمة التشفير الحالية، إلا أنها بلا شك تحدد اتجاه التطور المستقبلي للحوسبة الكمية. مع استمرار تقدم تكنولوجيا الحوسبة الكمية، يحتاج مجال العملات الرقمية و البلوكتشين إلى التحضير مسبقًا، والقيام بنشاط بأبحاث مقاومة للتكنولوجيا الكمومية، لضمان الحفاظ على الأمان والاستقرار عند قدوم عصر الكم.
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
تشكل شريحة غوغل ويليو الكم تحديات جديدة لأمان البلوكتشين
الحوسبة الكمية 新突破：谷歌Willow芯片对البلوكتشين 安全的潜在影响
أطلقت جوجل مؤخرًا شريحة الحوسبة الكمية من الجيل الجديد Willow، مما يمثل إنجازًا كبيرًا آخر في مجال الحوسبة الكمية. تمتلك شريحة Willow 105 كيوبت، وقد سجلت أفضل أداء في فئتها في اختبارين مرجعيين: تصحيح الكمية وعينة الدائرة العشوائية.
ما يلفت الانتباه بشكل خاص هو أن Willow أكملت في اختبار عينات الدوائر العشوائية مهمة حسابية تتطلب من الحواسيب الفائقة التقليدية 10^25 عامًا لإنجازها في 5 دقائق فقط. هذا الرقم يتجاوز بكثير عمر الكون المعروف، ويفوق حتى نطاق الزمن المعروف في الفيزياء.
أحد الاختراقات الرئيسية لشريحة Willow هو تقليل معدل الخطأ بشكل كبير. مع زيادة عدد الكيوبتات، عادةً ما تزيد احتمالية حدوث أخطاء في عملية الحساب. ولكن حققت Willow انخفاضًا كبيرًا في معدل الخطأ، مما جعله أقل من العتبة الحرجة، مما يمهد الطريق لبناء حواسيب كمية عملية على نطاق واسع.
قال هارتموت نيفن، رئيس Google Quantum AI، إن ويللو هو النظام الأول الذي تكون فيه نسبة الخطأ أقل من العتبة، وهو أنموذج منطقي للكيوبت الكمي القابل للتوسع الأكثر إقناعًا حتى الآن، مما يثبت جدوى الحوسبة الكمية العملية على نطاق واسع.
على الرغم من أن عدد 105 كيوبت لـ Willow لا يزال بعيدًا عن كونه كافيًا لاختراق خوارزميات التشفير المستخدمة حاليًا في العملات المشفرة، إلا أنه يبشر باتجاه تطوير الحواسيب الكمومية القابلة للاستخدام على نطاق واسع. وهذا يطرح تحديات جديدة في مجال البلوكتشين والعملات المشفرة.
حاليًا، يتم استخدام خوارزمية توقيع الرقمي المنحني (ECDSA) ودالة التجزئة SHA-256 على نطاق واسع في معاملات العملات المشفرة مثل البيتكوين. تشير الدراسات إلى أن الخوارزميات الكمية يمكن أن تكسر هذه الخوارزميات نظريًا، على الرغم من أن عدد الكيوبتات الكمية المطلوبة لا يزال كبيرًا.
على سبيل المثال، يتطلب كسر SHA-256 مئات الملايين من الحوسبة الكمية، بينما يتطلب كسر ECDSA مستوى من الحوسبة الكمية يصل إلى الملايين. على الرغم من أن أجهزة الحوسبة الكمية الحالية لا تشكل تهديدًا فعليًا، إلا أنه مع تقدم التكنولوجيا، قد تظهر في المستقبل أجهزة حوسبة كمية قوية بما يكفي لتحدي هذه الأنظمة التشفيرية.
في معاملات البيتكوين، هناك نوعان رئيسيان من عناوين المحفظة: "الدفع إلى المفتاح العام"(p2pk) الذي يستخدم مفتاح ECDSA العام مباشرة، و"الدفع إلى تجزئة المفتاح العام"(p2pkh) الذي يستخدم قيمة تجزئة المفتاح العام. النوع الثاني يحتل نسبة أكبر، ولكن خلال المعاملات، سيتم الكشف عن المفتاح العام. وهذا يعني أنه بمجرد ظهور حواسيب كمية قوية بما فيه الكفاية، قد يتمكن المهاجمون من كسر المفتاح الخاص وسرقة الأموال في وقت قصير.
لذلك ، أصبح تطوير تقنيات البلوكتشين المقاومة للكم ، وخاصة ترقية البلوكتشين الحالية لتكون مقاومة للكم ، أمرًا عاجلاً. تعتبر تشفير ما بعد الكم (PQC) نوعًا جديدًا من خوارزميات التشفير القادرة على مقاومة هجمات الحوسبة الكمية ، ويعتبر التقنية الرئيسية لحماية البلوكتشين وأمان العملات المشفرة في المستقبل.
بعض المؤسسات البحثية أحرزت تقدمًا في هذا المجال. على سبيل المثال، أكملت بعض المؤسسات بناء القدرات الخاصة بالتشفير ما بعد الكمية لعملية البلوكتشين بالكامل، وطورت مكتبة تشفير تدعم عدة خوارزميات تشفير ما بعد الكمية وفقًا لمعايير NIST، وحققت اتصالات TLS ما بعد الكمية. في الوقت نفسه، من خلال تحسين عملية الإجماع وتقليل تأخير قراءة الذاكرة، تم معالجة مشكلة تضخم تخزين التوقيع ما بعد الكمية، مما جعل سرعة معالجة معاملات البلوكتشين المقاومة للكم تصل إلى حوالي 50% من سرعة السلسلة الأصلية.
علاوة على ذلك، هناك تقدم في انتقال خوارزميات التشفير المتقدمة إلى ما بعد الكم. طورت بعض الفرق بروتوكول إدارة المفاتيح الموزعة لخوارزمية التوقيع ما بعد الكم Dilithium وفقًا لمعايير NIST، وهو أول بروتوكول توقيع موزع فعال بعد الكم في الصناعة، حيث شهد أداءً ملحوظًا مقارنة بالحلول الحالية.
على الرغم من أن شريحة Willow من Google لم تشكل تهديدًا مباشرًا على أنظمة التشفير الحالية، إلا أنها بلا شك تحدد اتجاه التطور المستقبلي للحوسبة الكمية. مع استمرار تقدم تكنولوجيا الحوسبة الكمية، يحتاج مجال العملات الرقمية و البلوكتشين إلى التحضير مسبقًا، والقيام بنشاط بأبحاث مقاومة للتكنولوجيا الكمومية، لضمان الحفاظ على الأمان والاستقرار عند قدوم عصر الكم.