حوسبة الكم وتهديدها للعملات المشفرة: نظرة تحليلية

الحوسبة الكمومية والعملات المشفرة: تهديد قادم أم خطر بعيد؟

في الآونة الأخيرة، عاد الحديث عن التهديد الذي تمثله الحوسبة الكمومية على العملات المشفرة إلى الواجهة، وذلك بعد تصريحات أدلى بها شخصيات بارزة في كل من مجال الحوسبة الكمومية وصناعة العملات المشفرة. هذه التصريحات أثارت جدلاً واسعاً حول الجدول الزمني المتوقع لتطوير حواسيب كمومية قادرة على كسر خوارزميات التشفير الحالية، والآثار المترتبة على ذلك بالنسبة لأمن العملات المشفرة.

توقعات الخبراء: نظرة أقرب

في 13 نوفمبر، ذكر سكوت آرونسون، مدير مركز معلومات الكم بجامعة تكساس، في مقال له أنه من المحتمل أن نرى قبل الانتخابات الرئاسية الأمريكية القادمة جهاز كمبيوتر كمومي متسامح مع الأخطاء قادر على تشغيل خوارزمية شور. وفي 19 نوفمبر، صرح فيتاليك بوتيرين، المؤسس المشارك لـ Ethereum، في مؤتمر Devconnect في بوينس آيرس، بأن تشفير المنحنى الإهليلجي (ECC) قد يتم اختراقه بواسطة الحوسبة الكمومية قبل انتخابات الرئاسة الأمريكية لعام 2028، وحث Ethereum على الترقية إلى خوارزمية مقاومة للكم في غضون أربع سنوات.

ما هو التهديد الكمومي؟

ببساطة، يشير التهديد الكمومي إلى قدرة أجهزة الكمبيوتر الكمومية القوية في المستقبل على كسر الأسس المشفرة التي تحافظ على أمان العملات المشفرة اليوم. تعتمد جميع العملات المشفرة تقريبًا، مثل Bitcoin و Ethereum، على تقنية تسمى "التشفير غير المتماثل"، والتي تعتمد على مفتاحين أساسيين: المفتاح الخاص والمفتاح العام.

• المفتاح الخاص: يحتفظ به المستخدم سراً ويستخدم لتوقيع المعاملات، مما يثبت ملكية الأصل.
• المفتاح العام: يتم إنشاؤه من المفتاح الخاص ويمكن نشره، ويستخدم كعنوان محفظة أو جزء من العنوان.

يكمن حجر الزاوية في أمان العملات المشفرة في حقيقة أن اشتقاق المفتاح الخاص من المفتاح العام غير ممكن حسابيًا حاليًا. ومع ذلك، يمكن للحوسبة الكمومية، من خلال الاستفادة من مبادئ ميكانيكا الكم، تسريع عملية حل بعض المشكلات الرياضية بشكل كبير من خلال تشغيل خوارزميات محددة (مثل خوارزمية شور المذكورة سابقًا). هذا هو بالضبط موطن ضعف التشفير غير المتماثل.

خوارزمية شور: شرح مبسط

جوهر خوارزمية شور هو أنها تحول مشكلة رياضية "غير قابلة للحل تقريبًا" على جهاز كمبيوتر كلاسيكي إلى مشكلة بحث دوري "سهلة الحل نسبيًا" على جهاز كمبيوتر كمومي، وبالتالي تهدد نظام تشفير "المفتاح الخاص - المفتاح العام" الحالي للعملات المشفرة. لتوضيح ذلك بمثال، تخيل أن لديك سلة من الفراولة (تشبه المفتاح الخاص) يمكنك بسهولة تحويلها إلى مربى الفراولة (تشبه المفتاح العام). من الواضح أنه لا يمكنك عكس عملية تحويل المربى إلى فراولة. ولكن فجأة يأتي شخص لديه القدرة الخارقة (تشبه الحوسبة الكمومية) ويمكنه تحقيق ذلك بطريقة مريحة (تشبه خوارزمية شور).

هل تهدد الحوسبة الكمومية مستقبل العملات المشفرة؟

على الرغم من أن التهديد الكمومي حقيقي، إلا أنه ليس وشيكًا. هناك سببان رئيسيان لذلك: الأول، لا يزال هناك وقت قبل ظهور تهديد حقيقي. والثاني، يمكن للعملات المشفرة الترقية لتنفيذ خوارزميات مقاومة للكم.

حتى إذا تحقق توقع سكوت آرونسون قبل انتخابات 2028، فهذا لا يعني أنه سيتم تهديد أمان العملات المشفرة حقًا. لم يقل فيتاليك بوتيرين أيضًا أن أساس Bitcoin و Ethereum سيهتز، لكنه أشار فقط إلى خطر نظري طويل الأجل. وأوضح هاسيب، الشريك الإداري في Dragonfly، أنه لا داعي للذعر بشأن الجدول الزمني الجديد للحوسبة الكمومية، وأن تشغيل خوارزمية شور لا يعني كسر مفتاح منحنى إهليلجي حقيقي 256 بت (مفتاح ECC). يمكنك استخدام خوارزمية شور لكسر رقم واحد، وهو أمر مثير للإعجاب بدرجة كافية، ولكن لتحليل رقم بمئات الأرقام، يلزم حجم حسابي وقدرة هندسية أكبر. هذا الأمر يستحق أن يؤخذ على محمل الجد، لكنه ليس وشيكًا.

قدم خبير أمن العملات المشفرة MASTR إجابة رياضية أكثر وضوحًا، حيث قال إن كسر توقيع المنحنى الإهليلجي (ECDSA) المستخدم حاليًا من قبل العملات المشفرة مثل Bitcoin و Ethereum يتطلب حوالي 2300 كيوبت منطقي، و 10¹² إلى 10¹³ عملية كمومية. بعد تصحيح الأخطاء، سيتطلب ذلك مئات الملايين إلى مليارات الكيوبتات الكمومية الضوضائية (الكيوبتات الضوضائية)، ومعدل خطأ مرتفع للغاية، ووقت تماسك قصير جدًا - لا يزال هناك فرق لا يقل عن أربعة أوامر من حيث الحجم عن متطلبات الاختراق.

أما بالنسبة للنقطة الثانية، فإن علماء التشفير في الصناعة يقومون أيضًا بتطوير خوارزميات تشفير ما بعد الكم (PQC) جديدة يمكنها مقاومة هجمات الحوسبة الكمومية، وقد استعدت لها جميع سلاسل الكتل الرئيسية. في وقت مبكر من شهر مارس من العام الماضي، كتب فيتاليك مقالًا بعنوان "ماذا لو جاء هجوم الكم غدًا، كيف ستحل Ethereum المشكلة؟"، والذي ذكر توقيع Winternitz و STARKs وتأثيرهما على مقاومة التهديدات الكمومية، وتصور أيضًا كيف يمكن لـ Ethereum الترقية بشكل عاجل في حالات الطوارئ. بالمقارنة مع Ethereum، قد لا يكون Bitcoin مرنًا جدًا في تنفيذ الترقيات، لكن المجتمع اقترح بالفعل العديد من ترقيات الخوارزمية المحتملة مثل Dilithium و Falcon و SPHINCS+. في الآونة الأخيرة، مع تصاعد النقاشات ذات الصلة، ذكر آدم باك، أحد كبار الشخصيات في Bitcoin OG، أيضًا أنه يمكن تنفيذ معايير التشفير في حقبة ما بعد الكم قبل وقت طويل من ظهور تهديد كمومي جوهري.

الخلاصة

باختصار، التهديد الكمومي يشبه مفتاحًا رئيسيًا معلقًا في المسافة، والذي يمكنه نظريًا فتح جميع الأقفال المشفرة الحالية لسلاسل الكتل. ومع ذلك، فإن الأشخاص الذين يصنعون الأقفال قد بدأوا بالفعل في البحث عن أقفال جديدة لا يمكن فتحها بهذا المفتاح الرئيسي، ويستعدون لاستبدال جميع الأبواب بأقفال جديدة قبل صنع المفتاح الرئيسي. هذا هو الواقع الموضوعي الحالي للتهديد الكمومي. لا يمكننا تجاهل تقدمه، ولكن لا داعي للذعر بشكل أعمى بسببه.