عادة ما تحدد التغطية الإعلامية للتهديد الذي تشكله الحوسبة الكمومية العملات المشفرة كمجال رئيسي للتشفير الكلاسيكي الذي سيتم كسره بسهولة عندما تصل التكنولوجيا إلى الاتجاه السائد، والذي قد يكون، وفقًا لبعض التقديرات، أقل من عقد من الآن.
ببساطة، يمكن لرقائق الكمبيوتر المستندة إلى ميكانيكا الكم إجراء بعض العمليات الحسابية بشكل أسرع بشكل كبير من المعالج التقليدي. هذه السرعة تجعل الكثير من التشفير الحالي، والذي يعتمد على الوقت المستغرق لحل المعادلات المعقدة، تحت التهديد.
وليس من المستغرب أن يكون هناك دافع لتحديد الأساليب التي يمكن أن تخفف من المخاطر، وهي نقطة تم التغاضي عنها في الكثير من تقارير “الكون الموازي” حول أحدث الرقائق الكمومية. ومن بين تلك الجهود المبذولة لتطوير خوارزميات مقاومة للكم، استبدال تشفير المفتاح العام الحالي ببديل يُعرف باسم التوقيع المستند إلى الشبكة.
تم الكشف عن أحد الأساليب لحماية سلسلة Bitcoin blockchain التي تبلغ قيمتها 2 تريليون دولار من قبل شركة BTQ Technologies المتخصصة في التشفير ما بعد الكمي (BTQ): Bitcoin Quantum، وهي شبكة اختبار غير مرخصة لشوكة البيتكوين تقول إنها تواجه التحدي.
هذه شبكة عامة قابلة للتشغيل حيث يمكن للقائمين بالتعدين والمطورين والباحثين والمستخدمين اختبار الضغط على المعاملات المقاومة للكم وإظهار المفاضلات التشغيلية قبل أن تصبح أي محادثة ترحيل على مستوى الشبكة الرئيسية ملحة، وفقًا لرئيس الشراكات في BTQ، كريس تام. يشتمل النظام على مستكشف الكتل ومجموعة التعدين، مما يوفر إمكانية الوصول الفوري.
اثنين من ناقلات الهجوم
تفتح الحوسبة الكمومية اتجاهين للهجوم على البيتكوين: القدرة على استخلاص مفتاح خاص من مفتاح عام، والهجمات على خوارزمية إثبات العمل الخاصة بالشبكة. الخوارزمية هي ما يسمح لعمال المناجم، المشاركين الذين يحافظون على أمان الشبكة، بترتيب المعاملات بتسلسل زمني في الكتل.
وقال تام إنه بالنظر إلى المفتاح العام، يمكن للكمبيوتر الكمي حساب المفتاح الخاص بسرعة واستخدامه لسرقة الأموال، وبالتالي فإن مفهوم الأمن بأكمله يذهب هباءً.
وقال تام في مقابلة: “من المفترض أن تكون قادرًا فقط على الانتقال من مفتاح خاص إلى مفتاح عام، ومن المفترض أن تكون وظيفة ذات اتجاه واحد”. “لكن الكمبيوتر الكمي لديه هذه القدرة على حل ما يسمى بمشكلة اللوغاريتم المنفصل. نحن نفترض أن هذه المشكلة صعبة، ولكن لسوء الحظ في العالم الكمي فهي ليست صعبة، حيث تحصل على سرعة أسية في عدد الكيوبتات.”
قال تام إن الخبر السار هو أنك لا تحتاج إلى الكم لمحاربة الكم. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام الحسابات والخوارزميات الموجودة. وأوضح أن خوارزميات ما بعد الكم تستخدم نفس النوع من آلية التشفير والواجهة مثل التوقيعات الرقمية اليوم، ولكن مع رياضيات أكثر قوة تدعم البنية التحتية.
وقال تام: “لا يزال لدينا ما يسمى بخوارزمية التوقيع الرقمي، لكن المشاكل الرياضية التي تقوم عليها تنتقل من اللوغاريتم المنفصل إلى مشكلة رياضية يفترض أنها صعبة بالنسبة للكمبيوتر الكمي”. “وعندما أقول “من المفترض أن يكون الأمر صعبًا”، فإننا نتحدث هنا عن معايير التشفير الدولية.”
إن عملية ما بعد الكم تجري على قدم وساق. منذ عام 2016، طلب المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) خوارزميات التشفير ما بعد الكمي لتحل محل تلك المستخدمة في ذلك الوقت.
حتى الآن، تم توحيد خوارزمية ما بعد الكم المعروفة بالعامية باسم Dilithium (رسميًا، خوارزمية التوقيع الرقمي المستندة إلى الوحدة النمطية أو ML-DSA) في الولايات المتحدة في أغسطس 2024. ML-DSA هي أيضًا الخوارزمية المستخدمة في Bitcoin Quantum.
أحد أسباب عدم تطبيقها بالفعل في المجالات سريعة الحركة والمبتكرة مثل العملات المشفرة هو أن تشغيلها أكثر تكلفة بكثير.
بالمقارنة مع التوقيعات الرقمية الموجودة، والتي يتم استخدامها في كل مرة يتم إرسال رسالة إلى blockchain أو حتى لإرسال رسالة WhatsApp، فإن خوارزميات ما بعد الكم أكبر بما لا يقل عن 200 مرة.
وقال تام: “لذلك هناك طرق للتخفيف من هذه المخاطر الكمومية، لكنها تأتي مع مشاكلها الخاصة، وتحديدا في الأداء والتكلفة العامة لنشرها على نطاق واسع”.
الحفاظ على هوية البيتكوين
لكن هذه ليست المشكلة الأكبر. لكي يدخل أي تغيير حيز التنفيذ، ستحتاج سلسلة Bitcoin blockchain إلى الخضوع لعملية هارد فورك: وهي ترقية غير متوافقة مع الإصدارات الأقدم. من المرجح أن يواجه إقناع مجتمع البيتكوين بأن مثل هذه الخطوة ضرورية بمعارضة قوية.
يعرف أي شخص مطلع على تاريخ شبكة البيتكوين أن العديد من الشخصيات المؤثرة قالت إن عملية التفرع الصلب ستؤدي بشكل فعال إلى إنشاء عملة جديدة لن تكون بيتكوين بعد الآن.
تهدف مقترحات تحسين Bitcoin مثل BIP-360 إلى معالجة المشكلة من خلال تقديم أنواع عناوين مقاومة للكم والسماح بالانتقال التدريجي. ولكن لم يتم تحديد جدول زمني، ولم تبدأ أي عملية هجرة.
في محاولة للتخفيف من حدة أولئك الذين قد يعارضون تنفيذ تدابير شركته المقاومة للكم، يستشهد تام بالصوت الأكثر تأثيرًا على الإطلاق، وهو صوت منشئ البيتكوين بالاسم المستعار، ساتوشي ناكاموتو.
قال تام: “أدرك ساتوشي ناكاموتو، منذ اليوم الأول، أن هناك خطرًا كميًا على نوع التشفير المستخدم حاليًا. وإذا عدت بالفعل ونظرت إلى قاعدة التعليمات البرمجية، فسوف ترى أن بضع سنوات في ساتوشي غيرت الطريقة التي تتم بها المدفوعات”. “لقد رأى هذا بمثابة رؤية أساسية، حيث أنه بمجرد الكشف عن مفتاحك العام على blockchain، يمكن للكمبيوتر الكمي بعد ذلك استخلاص المفتاح الخاص.”