Wie sollte sich Crypto auf Googles "Quantum Supremacy" vorbereiten?

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"Quanten-Überlegenheit". Der Begriff inspiriert Bilder eines riesigen Supercomputers, der die Sandkörner an jedem Strand der Erde zählen kann. Aber was bedeutet Googles offizieller Anspruch auf Vormachtstellung und wie wird praktisches Quanten-Computing die Welt der Kryptografie verändern?

Nach einem Monat der Spekulationen gab Google bekannt, dass es einen 54-Qubit-Quantenprozessor namens "Sycamore" gebaut und getestet hat. Der Prozessor, der aussieht, als sei er von einer sich windenden Masse von Schlangen in seiner unterkühlten Kryokammer bedeckt, war in der Lage eine komplexe Berechnung in 200 Sekunden durchzuführen. Nicht so schlimm, oder?

"Durch Messungen in unserem Experiment haben wir festgestellt, dass der schnellste Supercomputer der Welt 10.000 Jahre benötigen würde, um eine ähnliche Ausgabe zu erzielen", schrieben die Entwickler von Sycamore in einem Blogbeitrag.

Bild über Google.

Quantenprozessoren arbeiten mit Überlagerung und Verschränkung. Diese ungeraden Quantenverhalten ermöglichen es einem Quantenchip im Wesentlichen, riesige Datenmengen gleichzeitig zu verarbeiten. Stellen Sie sich zum besseren Verständnis vor, dass ein Quantenprozessor wie Dr. Strange jedes mögliche Ergebnis auf einmal „sieht“ und dann statistisch die wahrscheinlichste Antwort auswählt. Dies bedeutet, dass zeitaufwändige Programme wie das Faktorisieren großer Zahlen – das Finden der beiden großen Zahlen, die bei Multiplikation eine weitere große Zahl ergeben – für einen Quantencomputer trivial sind.

Diese Maschinen sind nichts Neues. Mit Diensten wie D-Waves Leap kann jeder Programme für einen Cloud-basierten Quantencomputer in Python schreiben, eine Leistung, die wie Science-Fiction aussieht. In Googles Fall hat das Unternehmen jedoch eine „Quantenüberlegenheit“ über nahezu jede andere existierende Maschine erlangt – eine Behauptung, die theoretisch ziemlich viel und in der Praxis sehr wenig bedeutet.

Quantenüberlegenheit bedeutet, dass Google eine Berechnung durchführen konnte, die mit herkömmlicher Computerhardware nicht möglich ist. Mit anderen Worten, kein „klassischer“ Computer – vom schnellsten Mainframe bis zum Atari 800XL – könnte die Berechnung in einer angemessenen Zeit, auch bekannt als vor dem Tod des Universums oder in 10.000 Jahren, abschließen, je nachdem, was zuerst eintritt.

"Mit der ersten Quantenberechnung, die auf einem klassischen Computer nicht vernünftigerweise emuliert werden kann, haben wir einen neuen Bereich des Rechnens erschlossen, der erforscht werden kann", schrieben die Forscher.

Es sind jedoch nicht nur Galaxienköpfe und KI. Erstens ist nicht klar, ob die Behauptungen von Google richtig sind oder nicht, denn um zu testen, ob sie die Quantenherrschaft erlangt haben, müssten sie auf klassischen Computern dasselbe Problem ausführen, was theoretisch 10.000 Jahre dauern würde. Darüber hinaus sind die Probleme, die Sie traditionell auf einem Quantencomputer lösen können, nicht ganz praktisch. Quantencomputer sind großartig darin, den kürzesten Weg in einem Netzwerk mit mehreren Knoten zu finden, aber nicht so gut darin, Doom zu spielen. Der Vergleich ist also nie Äpfel zu Äpfeln.

Aber was bedeutet Quanten-Überlegenheit für Crypto und Crypto Mining, wo Sie mit einer hocheffizienten Maschine einen Vorteil gegenüber allen anderen erhalten?

Quantensprung

Die größte Gefahr für Blockchain-Netzwerke durch Quantencomputer ist die Fähigkeit, die herkömmliche Verschlüsselung zu durchbrechen. Wenn Sie Kryptowährungen wirklich ruinieren wollen, sollten Sie einen Quantencomputer auf SHA-256 ausrichten – einen beliebten Hashing-Algorithmus, der 32-Byte-Hashes von Passwörtern erstellt und diese im Wesentlichen in unlesbaren Kauderwelsch umwandelt. Passwort.")

Quantencomputer sehen in SHA-256 einen sprichwörtlichen Kanarienvogel in einer Kohlenmine. Wenn ein wahrer Quanten-Exploit weltweit in Systeme eindringt, werden Forscher in Panik geraten.

„Quantum Computing wird sich auf viele Formen der Verschlüsselung auswirken, einschließlich SHA-256, das von Bitcoin verwendet wird. Da Bitcoin einen Wert hat, werden die Leute eher einen Anreiz haben, es anzugreifen. Ich glaube jedoch, dass viele einfachere Verschlüsselungsalgorithmen zuerst kaputt gehen und die Community darauf aufmerksam machen, dass es Zeit für eine Änderung ist “, sagte Patrick Dai, Gründer und CEO von Qtum, einem unternehmensorientierten Blockchain-Anbieter. "Das Brechen von SHA-256 geschieht nicht über Nacht. Wir werden viele Warnungen haben. Letztendlich werden die Bergleute den Preis zahlen, wenn der Wechsel stattfindet, weil sie mit inkompatibler Hardware nicht weiterkommen, aber Bitcoin wird sich weiterentwickeln. “

Letztendlich glauben Forscher, dass wir auf dem richtigen Weg sind, um Hashing-Algorithmen und sogar die asymmetrischen Kryptografiesysteme, die unsere öffentlichen und privaten Schlüssel antreiben, zu brechen.

"Quantum Computing wird alle Kryptowährungen dazu zwingen, sich neuen Signaturalgorithmen anzupassen, da sich herausstellt, dass die aktuellen (auch die von Bitcoin und Ethereum verwendeten) für die Fälschung von Signaturen anfällig sind", sagte Johann Polecsak, CTO von QAN, Erfinder eines angeblichen Quantensichere Blockchain.

Vitalik Buterin seinerseits ist in Bezug auf Quantencomputer nicht optimistisch.

„Mein Ein-Satz-Eindruck der jüngsten Quanten-Überlegenheit ist, dass es sich um echtes Quanten-Computing handelt, was Wasserstoffbomben für die Kernfusion sind. Beweise, dass ein Phänomen und die Fähigkeit, Energie daraus zu gewinnen, vorhanden sind, aber noch lange nicht auf nützliche Dinge gerichtet sind “, schrieb er.

„Asymmetrische Kryptografie basiert auf Schlüsselpaaren, nämlich einem privaten und einem öffentlichen Schlüssel. Öffentliche Schlüssel können von ihrem privaten Gegenstück aus berechnet werden, nicht jedoch umgekehrt. Dies ist auf die Unmöglichkeit bestimmter mathematischer Probleme zurückzuführen. Quantencomputer erreichen dies um Größenordnungen effizienter, und wenn die Berechnung auf die andere Weise erfolgt (wir könnten private Schlüssel aus öffentlichen Schlüsseln berechnen), bricht das gesamte Schema ab. Dies ist bewiesen und wir brauchen nur mehr Qubits und Stabilität in diesen Systemen, die kontinuierlich weiterentwickelt werden “, sagte er.

David Chaum, Erfinder von Praxxis, glaubt, dass Proof-of-Work-Systeme widerstandsfähiger gegen Quantenangriffe sind, selbst wenn Brieftaschen und Schlüssel nicht vorhanden sind.

„Die Hashing-Algorithmen in PoW-Protokollen (Proof of Work), die ein Mining erfordern, sind im Allgemeinen resistent gegen Quanten-Computing. Der wahrscheinlichste Angriffswinkel für einen Gegner mit einem Quantencomputer ist, die Sicherheit von Geldbörsen in PoW- oder Proof of Stake-Protokollen (PoS) zu brechen “, sagte er.

Quantencomputer können einen so genannten Shor-Algorithmus verwenden, den Long Integer, den Kryptowährungen zum Sichern von Brieftaschen verwenden. Die Erwartung ist, dass jeder Akteur, der in der Lage ist, mit Hilfe von Quantencomputern RSA – den kryptografischen Standard für die meisten gängigen Plattformen – zu brechen, wahrscheinlich schweigen wird.

"Angesichts der Unvorhersehbarkeit des wissenschaftlichen Fortschritts und der Wahrscheinlichkeit der Geheimhaltung ist die Vorhersage, wann genau Quantencomputer die Blockchain-Krypto brechen werden, ein Kinderspiel." Trotzdem gibt es keine Beweise dafür, dass die Hindernisse für die Entwicklung von Quantencomputern unüberwindbar sind. “

ER ERGÄNZTE: „Eines Tages wird ein Quantencomputer hergestellt, der Shors Algorithmus zum Besiegen vieler Kryptosysteme verwenden kann. Die Blockchain-Community wäre dumm, diese Bedrohung zu ignorieren, bis dieser Tag kommt. Die NSA wies Regierungsbehörden an, die Arbeit an quantenanfälligen Kryptosystemen vor mehr als vier Jahren einzustellen. Die NSA nimmt das Quantencomputing ernst. Das sollten wir auch “, sagte Chaum.

Das Fazit ist einfach: Sobald die Quantenüberlegenheit anfängt, die Implementierungen der realen Welt – einschließlich Krypto – zu berühren, bricht der Teufel aus. Der einzige Weg, den Schaden zu reduzieren, ist vorbereitet zu sein.

„Im Fall von Bitcoin kann jemand, der vor anderen über Quantencomputerkapazität verfügt, möglicherweise einige große Bitcoin-Guthaben verschieben, bevor das Netzwerk aktualisiert wird. Gegenwärtig ist es am besten, eine Bitcoin-Adresse nur einmal zu verwenden, damit der öffentliche Schlüssel nicht preisgegeben wird “, sagte Adrian Scott, CEO von Freedom Stack, einem Krypto-Startup.

Leider weiß niemand, wie die gruselige Natur von Quantenbits, was passieren wird, wenn diese Maschinen anfangen, beliebte Kryptoplattformen anzugreifen.

„Dies ist wie ein Y2K-Problem für Krypto, da es bedeutende Upgrades für Plattformen über Netzwerke, Softwarebibliotheken, die von vielen Anwendungen verwendet werden, Integrationen mit anderen Systemen usw. bedeutet. Wir wissen auch nicht genau, wie quantensicher die „quantensicheren“ Ansätze sind “, sagte Scott.

Quantensprungbild über Mill Creek.

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