خطر جدی برای دارنده‌های ارزهای دیجیتال

شرکت آی‌بی‌ام (IBM) به‌تازگی از پروژه‌ای رونمایی کرده است که ممکن است زمان تهدید ناشی از رایانه‌های کوانتومی برای بیت کوین را کاهش دهد. این طرح به توسعه نخستین رایانه کوانتومی مقاوم در برابر خطا در جهان مربوط می‌شود و انتظار می‌رود این سیستم تا سال ۲۰۲۹ (۱۴۰۸) آماده عرضه گردد.

پیش‌تر، متخصصان بر این باور بودند که رایانه‌های کوانتومی در آینده نزدیک قادر نخواهند بود تهدیدی برای امنیت بیت کوین محسوب شوند. با معرفی این سیستم جدید از سوی IBM، ممکن است این پیش‌بینی دستخوش تغییراتی شود.

رایانه کوانتومی مقاوم در برابر خطا چیست؟

رایانه‌های کوانتومی معاصر توانایی انجام محاسبات در مسیرهای متعدد به‌طور هم‌زمان را دارند، اما نرخ خطای آن‌ها بسیار بالا است. تا آنجا که این دستگاه‌ها نتوانند به شکل پایدار با خطاها مقابله کرده و آنها را اصلاح کنند، اجرای الگوریتم‌های پیشرفته‌ای که برای تهدید رمزنگاری بلاکچین ضروری هستند، میسر نخواهد بود.

سیستم نوین IBM با نام آی‌بی‌ام کوانتوم استارلینگ (IBM Quantum Starling) طراحی شده است. این سیستم قرار است با بهره‌گیری از ۲۰۰ کیوبیت تصحیح‌شده، ۱۰۰ میلیون عملیات کوانتومی را انجام دهد. محل استقرار این رایانه در مرکز داده کوانتومی IBM در شهر پوکیپسی ایالت نیویورک خواهد بود. این پروژه بخشی از برنامه بلندمدت IBM برای توسعه رایانه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر است که تا سال ۲۰۳۳ ادامه خواهد داشت. IBM در بیانیه‌ای عنوان کرد:

ما مسیر خود را بازبینی کرده و برنامه‌ای برای سال ۲۰۳۳ و پس از آن تدوین نموده‌ایم. تاکنون همه اهداف تعیین شده را با موفقیت محقق کرده‌ایم. بر اساس این موفقیت‌ها، به پیشرفت‌های آتی‌امان اطمینان داریم.

برای دستیابی به یک سیستم مقاوم در برابر خطا، IBM بر پایه اصلاح خطا عمل کرده است. این رایانه‌های کوانتومی بسیار آسیب‌پذیر نسبت به نویز و تداخلات محیطی هستند. این اختلالات موجب می‌شوند که کیوبیت‌ها به سرعت از حالت پایدار خود خارج شوند. IBM برای رفع این مشکل از کدی تحت عنوان بای‌وریت بایسیکل (Bivariate Bicycle) استفاده می‌کند. این کد یک نوع روش تصحیح خطای LDPC (کد با چگالی پایین) سازگار با رایانه‌های کوانتومی است. به گفته IBM، این فناوری قادر است تعداد کیوبیت‌های فیزیکی مورد نیاز را تا ۹۰٪ نسبت به روش‌های پیشین کاهش دهد.

سیستم استارلینگ همچنین مجهز به رمزگشای تصحیح خطای بلادرنگ خواهد بود. این رمزگشا می‌تواند بر روی سخت‌افزارهایی مانند اف‌پی‌جی‌ای (FPGA) یا ای‌سیک (ASIC) عمل کند. این ویژگی تضمین می‌کند که خطاها به‌سرعت شناسایی و پیش از بحرانی شدن، اصلاح شوند.

روزا دی فلیس (Rosa Di Felice) – مدیر فنی مرکز نوآوری کوانتومی IBM در دانشگاه USC – در گفتگوئی عنوان کرد:

ما بر روی اصلاح و کاهش خطا در رایانش کوانتومی تأکید بسیاری داریم. طراحی جدید این پردازنده می‌تواند امکان اجرای مؤثرتر کدهای تصحیح خطای کوانتومی را فراهم سازد.

این پردازنده جدید می‌تواند محاسبات پیچیده‌ای را برای تحلیل رفتار مولکول‌ها و مواد ساده‌تر کند. این پیشرفت می‌تواند در زمینه‌های مختلفی مانند پیشگیری از زنگ‌زدگی، بهبود واکنش‌های شیمیایی و طراحی داروهای نوین نقشی کلیدی ایفا کند.

جزئیات نقشه راه IBM برای توسعه رایانش کوانتومی

سال ۲۰۲۵ (۱۴۰۴):

• عرضه پردازنده نایت‌هاک (IBM Nighthawk) با ۱۲۰ کیوبیت و قابلیت اجرای مدارهایی با عمق ۱۶ برابر بیشتر
• توسعه نرم‌افزار کیس‌کیت (Qiskit) با افزودن مدارهای پویا و امکان اتصال به محیط‌های رایانش قدرتمند (HPC)
• شفاف‌سازی معماری ماژولار برای رایانه‌های کوانتومی مقاوم در برابر خطا
• پیشرفت پردازنده ای‌بی‌ام کوانتوم لون (IBM Quantum Loon) برای آزمایش اجزای معماری کد qLDPC؛ این پردازنده شامل C-couplerهایی است که امکان اتصال کیوبیت‌ها را در فواصل طولانی‌تر درون یک تراشه فراهم می‌کند

سال ۲۰۲۶ (۱۴۰۵):

• اجرای نمونه‌های نخستین «برتری کوانتومی»
• گنجاندن ابزارهای کاهش خطا و نگاشت کاربردهای محاسباتی برای آماده‌سازی به جهت رایانش کوانتومی مقاوم
• عرضه پردازنده کوانتوم کوکابورا (IBM Quantum Kookaburra)، این پردازنده به عنوان نخستین مدل ماژولار IBM طراحی شده که می‌تواند اطلاعات رمزنگاری‌شده را هم ذخیره و هم پردازش کند. این سیستم حافظه کوانتومی و عملیات منطقی را در هم می‌آمیزد و پایه‌گذاری برای توسعه رایانه‌های کوانتومی بزرگ‌تر فراهم می‌آورد.

سال ۲۰۲۷ (۱۴۰۶):

• گسترش مقیاس سیستم تا ۱,۰۸۰ کیوبیت به‌وسیله اتصال بین تراشه‌ها
• معرفی پردازنده آی‌بی‌ام کوانتوم کوکاتو (IBM Quantum Cockatoo)، که دو ماژول Kookaburra را با کمک ال‌کاپلر (L-coupler) به هم متصل می‌کند. این طراحی به‌گونه‌ای عمل می‌کند که همچون اتصال نودها در یک سیستم بزرگ عمل کرده و نیازی به ایجاد تراشه‌های پیچیده و بزرگ را منتفی می‌سازد.

سال‌های ۲۰۲۸ تا ۲۰۲۹ (۱۴۰۷ تا ۱۴۰۸):

• عرضه نمونه اولیه رایانه کوانتومی مقاوم در برابر خطا (Starling) در سال ۲۰۲۸
• به‌کارگیری کامل و عمومی از این سیستم در سال ۲۰۲۹

چرا این موضوع اهمیت دارد؟

مایکل سیلر (Michael Saylor) – یکی از بنیان‌گذاران شرکت استراتژی (Strategy) – نظری متفاوت دارد. او به تهدید رایانه‌های کوانتومی علیه بیت کوین بها کم‌تری داده و معتقد است که این رایانه‌ها تهدید جدی‌تری برای بانک‌ها و دولت‌ها به‌شمار می‌آیند. او تأکید کرد:

این رایانه‌ها قادرند زودتر به سیستم‌های بانکی، حساب‌های گوگل، مایکروسافت و دیگر دارایی‌ها نفوذ کنند، زیرا این سیستم‌ها از نظر رمزنگاری بسیار آسیب‌پذیرتر هستند.

با این حال، پروفسور دیوید بیدر (David Bader) – از مؤسسه فناوری نیوجرسی – بر این باور است که ویژگی «مقاومت در برابر خطا» به عنوان یک عامل کلیدی برای دستیابی به رایانه‌های کوانتومی واقعی محسوب می‌شود. او این خصوصیت را تهدیدی برای روش‌های رمزنگاری کنونی، از جمله رمزنگاری بیت کوین می‌داند. او بیان کرد:

مقاوم‌سازی هدفش این است که رایانه‌های کوانتومی کمتر در معرض آسیب‌پذیری و خطا باشند. این فناوری برای عبور از محدوده چند کیوبیت به سمت ده‌ها هزار یا حتی میلیون‌ها کیوبیت اساسی است.

بیدر همچنین به نگرانی‌ها در مورد توانایی این رایانه‌ها در هک کردن الگوریتم‌های رمزنگاری ارزهای دیجیتال اشاره کرد. او اظهار داشت که توسعه‌دهندگان بلاکچین باید به سمت رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم پیش بروند. او همچنین تأکید کرد:

رایانه‌ای که قادر به اجرای الگوریتم شور (Shor’s Algorithm) باشد، هنوز فاصله زیادی با ما دارد. بلاکچین‌ها در سال ۲۰۲۹ ناگهان از بین نخواهند رفت، اما باید از هم‌اکنون نسبت به آن آماده باشیم./میهن بلاکچین