آیا کامپیوترهای کوانتومی می توانند بیت کوین را سریعتر استخراج کنند؟

• ۱۵ شهریور ۱۴۰۲

امروزه استخراج بیتکوین به یک فرآیند پیچیده تبدیل شده است. از آنجایی که استخراج بیتکوین نیازمند محاسبات متناهی برای حل معماهای رمزنگاری شده است، مصرف انرژی بالا و زمان طولانی از مشکلات اساسی در این حوزه به حساب می‌آید. در این میان، ظهور کامپیوترهای کوانتومی به عنوان یک ابزار با قدرت بالا در محاسبات، پیش‌بینی می‌شود. اما آیا کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند بهبود چشمگیری در کارایی استخراج بیتکوین و تسریع فرآیند آن ایجاد کنند یا خیر؟. این ها سوالاتی است که قرار است در این صفحه آنها را پاسخ دهیم و با کامپیوترها و محاسبات کوانتومی آشنا شویم. با ما همراه باشید.

منظور از کامپیوتر کوانتومی یا ماشین کوانتومی چیست؟

ماشین‌های کوانتومی یا QCs نوع جدیدی از ماشین‌ها هستند که بر اساس قوانین مکانیک کوانتومی کار می‌کنند. مکانیک کوانتومی یک شاخه از فیزیک است که به رفتار ماده و نور در مقیاس‌های اتمی و زیراتمی می‌پردازد. این ماشین‌ها توانایی دارند که محاسبات خاصی را خیلی سریع‌تر از کامپیوترهای کلاسیک انجام دهند.

در کامپیوترهای کلاسیک، اطلاعات با واحدهایی به نام بیت ذخیره و پردازش می‌شوند، اما در ماشین‌های کوانتومی از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها استفاده می‌شود. بیت‌ها فقط دو حالت یعنی صفر یا یک را می‌توانند داشته باشند.

کیوبیت‌ها قابلیتی به نام “توزیع” دارند، که به این معناست که یک کیوبیت می‌تواند همزمان در حالت‌های متعددی باشد. این امر باعث می‌شود که یک کیوبیت بتواند اطلاعات بسیار بیشتری را پردازش کند.

یکی دیگر از ویژگی‌های جذاب کیوبیت‌ها، «تداخل» است. در این حالت، تغییر حالت یک کیوبیت در یک جفت، حالت دیگر کیوبیت را نیز به طرز قابل پیش‌بینی تغییر می‌دهد. این قابلیت به ماشین‌های کوانتومی قدرت اضافی می‌دهد.

به گفته تحلیل‌گران میهن سیگنال، افزایش تعداد بیت‌ها در یک کامپیوتر کلاسیک تأثیر خطی بر قدرت پردازشی دارد، اما افزودن یک کیوبیت اضافی به یک ماشین کوانتومی، باعث افزایش نمایی در قدرت پردازشی می‌شود.

محاسبات کوانتومی چیست؟

محاسبات کوانتومی یک فناوری نوظهور است که از اصول مکانیک کوانتومی بهره می‌برد تا اطلاعات را پردازش کند. مکانیک کوانتومی پایه و اساس محاسبات کوانتومی است و امکان ویژگی‌های خاصی چون توپوزیشن و تداخل را فراهم می‌آورد که می‌تواند کامپیوترهای کوانتومی را نسبت به کامپیوترهای معمولی قدرتمندتر کند.

در رایانه‌های کوانتومی، از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها بهره‌برداری می‌شود. این کیوبیت‌ها این توانایی را دارند تا در چندین حالت متفاوت به صورت همزمان وجود داشته باشند. این خصوصیت در مقابل بیت‌های کلاسیکی است که فقط قادر به نمایش اطلاعات به صورت «صفر» یا یک” هستند. بنابراین، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند برخی محاسبات را به شکلی بسیار سریع‌تر از رایانه‌های سنتی انجام دهند.

محاسبات کوانتومی پتانسیل دارد تا تأثیرات عمده‌ای بر دو حوزه مهم رمزنگاری و استخراج بیت‌کوین بگذارد. در زمینه رمزنگاری، سیستم‌های امنیتی کنونی اغلب بر پایه‌ی معماهای ریاضی پیچیده مانند تجزیه اعداد بزرگ یا مسائل ریاضی مشابه می‌باشند، که برای کامپیوترهای معمولی حل کردن آنها زمان‌بر است. اما کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند این نوع معماها را با سرعت بسیار بیشتری حل کنند، که البته این امر می‌تواند امنیت روش‌های رمزنگاری معتبر را تهدید کند.

در زمینه استخراج بیت‌کوین نیز محاسبات کوانتومی می‌تواند تأثیرات مثبتی داشته باشد. فرآیند استخراج بیت‌کوین نیازمند حل مسائل ریاضی پیچیده است تا معاملات به تأیید برسند و به بلاک چین اضافه شوند. این فرآیند نیاز به توان پردازشی زیادی دارد و از تجهیزات و نرم‌افزارهای تخصصی استفاده می‌کند. با قدرت بیشتر کامپیوترهای کوانتومی، این مسائل ریاضی می‌توانند بسیار سریع‌تر حل شوند که این امر باعث افزایش بازدهی و سود استخراج بیت کوین می شود.

البته می‌بایست در نظر داشت که کامپیوترهای کوانتومی در همه شرایط و برای همه نوع کارها نسبت به کامپیوترهای کلاسیک برتری ندارند. برخی از فعالیت‌ها که در زمینه تحلیل داده‌ها صورت می‌گیرد، نظیر جست‌وجوی اطلاعات خاص در پایگاه‌های داده، همچنان بهتر است توسط کامپیوترهای کلاسیک انجام ‌شود.

علاوه بر این، تأثیر کامپیوترهای کوانتومی بر رمزنگاری و استخراج ارزهای دیجیتال مانند بیتکوین هنوز در مرحله تحقیق و بررسی است و تحلیل‌گران در حال مطالعه و ارزیابی پتانسیل‌ها و محدودیت‌های این تکنولوژی جدید هستند.

میزان کارایی کامپیوترهای کوانتومی در استخراج بیتکوین

در فرآیند استخراج بیت‌کوین، حل مسائل ریاضی پیچیده ای نیاز است که با استفاده از کامپیوترهای کوانتومی سریعتر از کامپیوترهای کلاسیک قابل انجام است. با این حال، در حال حاضر مشخص نیست که محاسبات کوانتومی چگونه ممکن است بر استخراج بیت کوین تأثیر بگذارد.

در حالی که کامپیوترهای کوانتومی ممکن است بهره وری استخراج را افزایش دهند، از سوی دیگر نیز ممکن است خطر هک کوانتومی در شبکه بیت کوین را نیز افزایش دهند. این به این دلیل است که بسیاری از تکنیک‌های رمزنگاری مبتنی بر کلید عمومی که برای محافظت از بیت‌کوین استفاده می‌شوند، در معرض حمله رایانه‌های کوانتومی هستند. هک کوانتومی یک حمله سایبری است که از محاسبات کوانتومی برای شکستن سیستم های رمزنگاری استفاده می کند.

الگوریتم رمزنگاری با کلید عمومی، یک مدل ریاضی است که امکان ایجاد ارتباط امن بین دو طرف را بدون نیاز به تبادل یک کلید مخفی فراهم می‌آورد. این رویکرد بر پیچیدگی برخی مسائل ریاضی مانند محاسبه لگاریتم‌های گسسته یا تجزیه اعداد عظیم استوار است، که به نظر می‌رسد برای کامپیوترهای سنتی چالش‌برانگیز باشد.

پژوهشگران در حال بررسی استفاده از رمزنگاری کوانتومی و الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم برای حل این مسئله هستند. این تکنیک‌ها می‌توانند در آینده به حفاظت از شبکه بیت‌کوین کمک کنند، چرا که مقاوم‌تر در برابر حملات کامپیوترهای کوانتومی هستند.

علاوه بر این، در حال حاضر کامپیوترهای کوانتومی وجود ندارند که بتوانند به صورت موثرتری نسبت به کامپیوترهای سنتی، بیت‌کوین را استخراج کنند. اما ممکن است با پیشرفت فناوری کوانتوم، استخراج بیت‌کوین توسط کامپیوترهای کوانتومی در آینده امکان‌پذیر شود.

آیا کامپیوتر کوانتومی می تواند بیت کوین را هک کند؟

با توجه به قابلیت‌های پردازشی که کامپیوترهای کوانتومی ارائه می‌دهند، این نوع کامپیوترها پتانسیل دارند تا رمزنگاری مورد استفاده در شبکه ارزدیجیتال بیت‌کوین را مورد تهدید قرار دهند. این رمزنگاری عمدتاً به حفاظت کلیدهای خصوصی و تراکنش‌ها در شبکه می‌پردازد. با این حال، باید تاکید شود که فناوری کوانتومی هنوز به مرحله‌ای نرسیده است که بتواند چالش جدی‌ای برای امنیت بیت‌کوین محسوب شود.

کامپیوترهای کوانتومی به دلیل توانایی‌های خاص خود در حل مسائل ریاضی، قابلیت کاهش امنیت رمزنگاری کلید عمومی را دارند. برای مثال، الگوریتم کوانتومی شور ( نوعی الگوریتم کوانتومی) می‌تواند اعداد صحیح بزرگ را با سرعتی بسیار بیشتر نسبت به الگوریتم‌های کلاسیکی تجزیه کند. تجزیه این اعداد صحیح بزرگ اساس بسیاری از سیستم‌های رمزنگاری کلید عمومی است، از جمله آن که در بیت‌کوین استفاده می‌شود.

با این حال، بسیار مهم است که به یاد داشته باشیم کامپیوترهای کوانتومی هنوز در مراحل اولیه توسعه خود هستند و قدرت لازم برای اجرای الگوریتم شور در مقیاس لازم برای رمزگشایی بیت‌کوین را ندارند و از سویی دیگر شبکه بیت‌کوین به طور مداوم در حال توسعه است تا به مقابله با احتمالات خطر امنیتی، مانند تهدیدات ناشی از کامپیوترهای کوانتومی، پرداخته شود. برای مثال، یک سیستم امضای مبتنی بر هش مانند روش امضای لمپورت می‌تواند بیت‌کوین را در برابر حملات کوانتومی مقاوم‌تر سازد. پژوهشگران همچنین در حال بررسی استفاده از رمزنگاری پسا-کوانتومی هستند که با هدف مقاومت در برابر کامپیوترهای کوانتومی طراحی شده است. این تکنیک با تولید چندین جفت کلید عمومی و خصوصی، از طریق یک تابع هش یک‌بار مصرف، امکان تایید امضاهای دیجیتال را فراهم می‌کند. این ویژگی خصوصاً در مقابله با تهدیدات هک کوانتومی اهمیت دارد، زیرا هر جفت کلید فقط برای امضای یک بخش معین از پیام به کار می‌رود. بخاطر خصوصیت یک‌بار مصرفی تابع هش، اگر مهاجمی به یکی از کلیدهای خصوصی دسترسی پیدا کند، توانایی او برای تقلید امضاهای بعدی یا شناسایی کلیدهای خصوصی دیگر محدود می‌شود. به سود رساندن از این روش‌های امنیتی می‌تواند در افزایش امنیت شبکه‌های ارزدیجیتال و بلاک چین مؤثر باشد.

آیا محاسبات کوانتومی می تواند به کاهش مصرف انرژی بیت کوین کمک کند؟

کامپیوترهای کوانتومی امکانات گسترده‌ای را برای کاهش مصرف انرژی در عرضه‌ی ارزدیجیتال بیت کوین فراهم می‌آورند. این دستگاه‌ها با بهبود فرآیند استخراج بیت کوین، احتمالاً تأثیر قابل توجهی در کاهش مصرف انرژی خواهند داشت. یکی از تکنیک‌های این کامپیوترها، تبرید کوانتومی (یک نوع کامپیوتر کوانتومی) است، که قابلیت تسریع در حل توابع هش مرتبط با استخراج BTC را دارد.

در تکنولوژی کوانتوم، تکنیک تعدیل کوانتومی نیز وجود دارد که به منظور حل مسائل بهینه‌سازی با استفاده از مکانیک کوانتومی اعمال می‌شود. این تکنیک می‌تواند به ماینرها این امکان را بدهد تا توابع هش را با سرعت و کارایی بیشتری نسبت به ماینرهای ASIC فعلی حل کنند.

با وجود مزایای بالقوه استفاده از محاسبات کوانتومی در استخراج بیت کوین، تضمین امنیت شبکه بسیار حیاتی است. به منظور حفظ امنیت شبکه از هک کوانتومی، پژوهشگران تمرکز خود را بر ایجاد الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم قرار داده‌اند که می‌توان در استخراج بیت کوین از آن‌ها استفاده کرد. همچنین مهم است که به یاد داشته باشیم تمام توابع هش را نمی‌توان با گرمایش کوانتومی حل کرد و برخی هنوز نیاز به تکنیک‌های محاسباتی کلاسیک دارند.

به عنوان مثال، مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی SHA-3 (الگوریتم هش امن ۳) را توسعه داده است که به دلیل استفاده از یک ساختار اسفنجی و یک معماری مبتنی بر جایگشت، به عنوان مقاوم در برابر کوانتوم محسوب می‌شود. با این حال، هیچ شواهد ریاضی برای این ادعا وجود ندارد.

سخن پایانی

در این صفحه سعی در بررسی تأثیر کامپیوترهای کوانتومی بر استخراج بیتکوین داشتیم. از آغاز مشکلات اساسی موجود در استخراج بیتکوین، چالش‌ها و مزایای ممکنی که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند به این فرآیند دهند، و مباحثی که پیرامون این موضوع وجود دارد، بحث کردیم. هرچند آینده دقیق کارایی کامپیوترهای کوانتومی در استخراج بیتکوین هنوز معلوم نیست، اما با پیشرفت فناوری و تحقیقات بیشتر، امیدواریم به پاسخ‌های بیشتری در این زمینه برسیم.

نظرتان را درباره‌ی مقاله «آیا کامپیوترهای کوانتومی می توانند بیت کوین را سریعتر استخراج کنند؟» با ما درمیان بگذارید.