دور الحوسبة الكمومية في مستقبل تقنية البلوك تشين

مع ازدياد تبني العملات الرقمية في أوائل العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين، أصبحت تقنية البلوك تشين موضوعًا رائجًا في الأخبار. وفي عام ٢٠٢٣، استحوذ الذكاء الاصطناعي على اهتمام قطاع التكنولوجيا. فماذا بعد؟ نشهد ثورة تكنولوجية أخرى تلوح في الأفق مع الحوسبة الكمومية، والتي سيكون لها تأثير أكبر من البلوك تشين والذكاء الاصطناعي.

بدأت التطورات في عالم الحوسبة الكمومية تُحدث ضجة إعلامية في أواخر عام 2023. ستُغير الحوسبة الكمومية، بمفردها، بنية الحوسبة التقليدية كما نعرفها. وعند دمجها مع الذكاء الاصطناعي، سيكون لها تأثير لا يُمكن لمعظمنا تخيله حتى الآن.

ماذا يعني هذا بالنسبة لتقنية البلوك تشين، وهي تقنية تعمل بشكل أساسي على أساس الحوسبة التقليدية؟ قبل الإجابة على ذلك، نحتاج إلى مراجعة سريعة للحوسبة الكمومية وأهميتها.

ما هي ميكانيكا الكم والحوسبة؟

ميكانيكا الكم هي نظرية أساسية في الفيزياء تصف سلوك المادة والطاقة على المستويين الذري ودون الذري.

على مدى المئة عام الماضية، اكتسب البشر فهماً موثوقاً لكيفية عمل العالم بدءاً من المستوى المرئي وصولاً إلى المستوى الذري. ومع ذلك، تتصرف المادة بشكل مختلف على المستوى دون الذري، حيث تكون الجسيمات أصغر من الذرات.

تستخدم الحوسبة الكمومية ميكانيكا الكم لإجراء عمليات على البيانات. وبدونها، لن نملك طريقة موثوقة لفهم ما يحدث على المستوى دون الذري (الكمومي).

بالنظر إلى أن العالم الطبيعي، من الفضاء إلى الطبيعة إلى جسم الإنسان، يعتمد بشكل أساسي على ما يحدث على المستوى الكمي، فإن عدم وجود فهم للعمليات الكمية يمثل نقطة عمياء كبيرة في قاعدة المعرفة الحالية للبشرية.

كيف تختلف الحوسبة الكمومية عن الحوسبة الكلاسيكية؟

تختلف الحوسبة الكمومية اختلافاً جوهرياً عن الحوسبة الكلاسيكية. الحوسبة الكلاسيكية ثنائية، وتعتمد على البتات في إحدى حالتين (0 أو 1).

لا تقتصر قدرة البتات الكمومية، أو الكيوبتات، على التواجد في حالات متعددة فحسب، بل يمكنها القيام بذلك في آن واحد. هذه الازدواجية تزيد بشكل هائل من كمية المعلومات التي يمكن للنظام تحليلها. تستطيع الحواسيب الكمومية تحليل كميات هائلة من البيانات بسرعة تفوق بكثير سرعة الأنظمة الحالية.

الفيزيائي الدكتور ميتشيو كاكو يستخدم مثالاً لفهم الفرق الجوهري بين أداء الحواسيب الكمومية والحواسيب الكلاسيكية، يمكن تشبيه ذلك بفأر يجتاز متاهة ليحصل على قطعة جبن في الطرف الآخر.

كما تعلم، تحتوي المتاهة على عدة خيارات للفأر، لكن مسارًا واحدًا فقط هو المسار الصحيح المؤدي إلى الجبن. يقوم نظام الحوسبة التقليدي برسم خريطة لكل خيار على حدة، ليصل في النهاية إلى المسار المؤدي إلى الجبن.

يقوم الحاسوب الكمومي برسم خريطة لجميع الاحتمالات في وقت واحد، مستخدماً المسار الصحيح على الفور. هذا مقال تفاعلي كما أن مقال صحيفة فايننشال تايمز يقدم عملاً رائعاً في استكشاف الاختلافات بين الحوسبة الكلاسيكية والحوسبة الكمومية.

المبادئ الأساسية للحوسبة الكمومية

ميكانيكا الكم علمٌ تقنيٌّ للغاية. لا يفهم معظم الناس الرياضيات الكامنة وراء مبادئه، وهذا أمرٌ طبيعي. ليس من الضروري معرفة كيفية عمل كل شيء لفهم المبادئ الأساسية.

البتات الكمومية: على عكس البتات التقليدية، يمكن أن تكون الكيوبتات في حالة 0 أو 1 أو أي تراكب كمومي لهذه الحالات. يتيح هذا النوع من الحواسيب الكمومية معالجة كميات هائلة من المعلومات في وقت واحد، مما يعزز قدرتها الحاسوبية بشكل كبير.

تراكب: يُمكّن هذا المبدأ الكيوبتات من التواجد في حالات متعددة في وقت واحد، على عكس البتات الكلاسيكية التي تكون إما 0 أو 1. إن مبدأ التراكب هو السبب في قدرة أجهزة الكمبيوتر الكمومية على إجراء العديد من العمليات الحسابية في وقت واحد، مما يوفر مزايا سرعة هائلة محتملة لمشاكل محددة.

تشابك: التشابك الكمومي ظاهرةٌ تترابط فيها الكيوبتات، حيث يمكن أن تعتمد حالة كيوبتٍ ما على حالة كيوبتٍ آخر، بغض النظر عن المسافة بينهما. هذا الترابط مهمٌ لأنه يسمح بمعالجة المعلومات بسرعة، وهو عنصرٌ أساسيٌ في قوة الحوسبة الكمومية.

الخوارزميات الكمومية: تستخدم الحواسيب الكمومية خوارزميات مختلفة لاستغلال التراكب والتشابك.

التطبيقات: تتمتع الحوسبة الكمومية بإمكانية إحداث ثورة في مجالات متنوعة من خلال معالجة المشكلات المعقدة التي تعجز الحواسيب التقليدية عن حلها حاليًا. ويشمل ذلك التشفير، واكتشاف الأدوية، وتحسين الأنظمة الكبيرة مثل سلاسل التوريد، والنمذجة المالية، وحل المشكلات العلمية المعقدة.

فوائد ومخاطر الحوسبة الكمومية

من أهم مزايا الحوسبة الكمومية قدرتها على حل المشكلات المعقدة بسرعة تفوق سرعة الحواسيب التقليدية. يوضح الرسم البياني أدناه أحد التقديرات لمدى سرعة الحوسبة الكمومية مقارنةً بالحوسبة التقليدية.

فعلى سبيل المثال، واجهت بعض مجالات البحث الطبي صعوبات جمة مع الحواسيب التقليدية. وستوفر الحوسبة الكمومية رؤى جديدة في أبحاث السرطان لا يستطيع العلماء الوصول إليها باستخدام الحوسبة التقليدية.

في خانة رمز الخصم، أدخل TABBYDAY. تغير المناخ في هذا المجال، يمكن تسريع تطوير الطاقة المتجددة، وتحسين نماذج التنبؤ بالطقس، والمساعدة في تقليل الانبعاثات في صناعات السيارات والشحن.

مع ذلك، تنطوي الحوسبة الكمومية على مخاطر ملحوظة، لا سيما في مجال الأمن السيبراني. ويقول الخبراء إن الحواسيب الكمومية قادرة على اختراق أي بروتوكولات تشفير حالية، مما يجعل الكثير من التشفير المستخدم اليوم عتيقًا، ويشكل خطرًا كبيرًا على أمن البيانات في مختلف القطاعات، بما في ذلك الدفاع والمالية والحكومة والرعاية الصحية.

وهذا يقودنا إلى سؤال حول الحوسبة الكمومية في مستقبل تقنية البلوك تشين. أو بالأحرى، هل لتقنية البلوك تشين مكان في مستقبل تهيمن عليه الحوسبة الكمومية؟

الحوسبة الكمومية وتقنية البلوك تشين

نظراً لاعتماد تقنية البلوك تشين على التشفير، تُشكّل الحوسبة الكمومية تحدياً محتملاً لأمنها. إليكم نظرة عامة على كيفية تأثير الحوسبة الكمومية على تقنية البلوك تشين:

ثغرة أمنية في التشفير

يعتمد أمان تقنية البلوك تشين الحالية إلى حد كبير على الخوارزميات المشفرة التي يصعب على أجهزة الكمبيوتر التقليدية اختراقها حسابيًا.

قد تتمكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية من إجراء حسابات معقدة بكفاءة أكبر من أجهزة الكمبيوتر التقليدية، مما قد يؤدي إلى كسر هذه الخوارزميات التشفيرية.

التأثير على البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى

قد تُشكل الحوسبة الكمومية تهديدًا خاصًا للعملات المشفرة القائمة على آلية إثبات العمل (PoW) مثل البيتكوين. إذ يُمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية حل مشكلات إثبات العمل بسرعة أكبر بكثير، مما يُحدث تغييرًا جذريًا في اقتصاديات تعدين العملات المشفرة.

أمن مفاتيح المستخدمين معرض للخطر أيضاً. فمن الناحية النظرية، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية استخلاص المفتاح الخاص للمستخدم من مفتاحه العام.

التقدم المحرز في تقنية البلوك تشين فيما يتعلق بالخوارزميات المقاومة للحوسبة الكمومية والتشفير

أدى التهديد الذي تشكله الحوسبة الكمومية إلى تزايد اهتمام مجتمع تقنية البلوك تشين بتطوير خوارزميات تشفير مقاومة للهجمات الكمومية أو ما بعد الكمومية، والتي تتمتع بأمان ضد هذه الهجمات. وتشمل هذه الخوارزميات تحسين تقنيات التشفير، والبروتوكولات الأساسية، وتغييرات في بنية الشبكة.

المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) يعمل على يهدف هذا المشروع إلى توحيد معايير التشفير ما بعد الكمومي، مما سيسهم في اعتماد خوارزميات تشفير مقاومة للحوسبة الكمومية في تقنية البلوك تشين وغيرها من الصناعات. وهناك جهود أخرى قيد التنفيذ في هذا الصدد.

• مؤسسة دفتر الأستاذ المقاوم للكمتطوير وتعزيز المعايير المقاومة للحوسبة الكمومية. كما أوصى المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) بمخططات التوقيع القائمة على التجزئة ذات الحالة، بما في ذلك XMSS، والتي يستخدمها نظام السجلات المقاومة للحوسبة الكمومية.
• تحالف البلوك تشين الكمي: العمل على تطوير وتعزيز المعايير المقاومة للحوسبة الكمومية.
• بنك التنمية للبلدان الأمريكية، مختبر بنك التنمية للبلدان الأمريكية، LACChain، و Cambridge Quantum Computing (CQC)، و Tecnológico de Monterrey: العمل على تحديد وإزالة التهديدات الكمومية في شبكات البلوك تشين.
• IOTA: شائع لتطبيق بعض التوقيعات القائمة على التجزئة.
• HyperCash (HC)عملة مشفرة مقاومة للحوسبة الكمومية.

رغم أن الحوسبة الكمومية تُشكّل مخاطر محتملة على أمن تقنية البلوك تشين، لا سيما فيما يتعلق بخوارزميات التشفير، فإن مجتمع البلوك تشين يُدرك هذه التحديات ويعمل على إيجاد حلول لها. وسيضمن تطوير تقنيات مقاومة للحوسبة الكمومية أمن أنظمة البلوك تشين واستدامتها على المدى الطويل في عصر الحوسبة الكمومية.

المضي قدما

وصل التقدم في الحوسبة الكمومية إلى مرحلة بات فيها انتقال هذه التقنية من المختبرات البحثية إلى الاستخدام الشائع مسألة وقت لا أكثر. ولكن كم سيستغرق ذلك؟ فقد أشار الباحثون خلال السنوات القليلة الماضية إلى أننا ما زلنا على بعد عقود من امتلاك حواسيب كمومية عملية.

تُعدّ الحواسيب الكمومية الحالية حساسة للغاية وتتأثر بمجموعة من العوامل البيئية. فهي تتطلب درجة حرارة تشغيل قريبة قدر الإمكان من الصفر المطلق. حتى انقطاع التيار الكهربائي البسيط قد يتسبب في انهيار كمومي. كما أن المجال المغناطيسي للأرض والإشعاع المحلي يزيدان من نسبة الخطأ في حسابات الحواسيب الكمومية.

مع ذلك، وكما رأينا في مجال الذكاء الاصطناعي، فإنّ التطورات التكنولوجية ديناميكية، ويميل جدولها الزمني إلى التسارع. في يونيو 2023، ورقة أظهر باحثون من شركة IBM وجامعة كاليفورنيا في بيركلي أن حتى أجهزة الكمبيوتر الكمومية المعيبة حاليًا يمكن أن توفر فوائد مهمة تتجاوز أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية الحالية.

باستثناء في الافلاممن المرجح أن تكون عملاتك المشفرة آمنة من الاختراق الكمي في المستقبل المنظور.

بالنسبة لمستثمري العملات الرقمية، يُمثل هذا تهديدًا مباشرًا لراحة البال! إذا كنت تستثمر في العملات الرقمية، يُمكن لـ ZenLedger مساعدتك في حساب ضرائبك المتعلقة بالعملات الرقمية بسرعة، وإيجاد فرص لتوفير المال والتداول بذكاء أكبر.

ابدأ الآن مجانًا، أو تعلم المزيد عن خطط ضريبية مُعدة باحترافية!

تنويه: هذه المعلومات مُعدّة لأغراض إعلامية فقط، ولا تُعدّ بديلاً عن الاستشارة الضريبية أو القانونية أو المالية. يُرجى استشارة مستشاريك الضريبيين والقانونيين والمحاسبيين قبل القيام بأي معاملة.