S nástupem kryptoměn na začátku 2020. let se blockchain stal trendujícím tématem ve zprávách. V roce 2023 se do centra pozornosti technologií dostala umělá inteligence. Co bude dál? Jsme svědky další technologické revoluce, která se chystá s kvantovými výpočty a bude mít významnější dopad než blockchain a umělá inteligence.
Aktuality ze světa kvantových výpočtů začaly na konci roku 2023 šířit mediální vlny. Kvantové výpočty samy o sobě změní celou klasickou výpočetní infrastrukturu, jak ji známe. V kombinaci s umělou inteligencí budou mít dopad, jaký si většina z nás zatím ani nedokáže představit.
Co to znamená pro blockchain, technologii, která funguje výhradně na základech klasické výpočetní techniky? Než na to odpovíme, musíme si připomenout kvantové výpočty a proč jsou důležité.
Co je kvantová mechanika a informatika?
Kvantová mechanika je základní teorie fyziky, která popisuje chování hmoty a energie na atomové a subatomární úrovni.
Během posledních 100 let si lidé osvojili spolehlivé znalosti o tom, jak svět funguje, od pozorovatelné úrovně až po atomární úroveň. Hmota se však chová odlišně na subatomární úrovni, kde jsou částice menší než atomy.
Kvantové výpočty využívají kvantovou mechaniku k provádění operací s daty. Bez kvantových výpočtů nemáme spolehlivý způsob, jak se podívat na to, co se děje na subatomární (kvantové) úrovni.
Vzhledem k tomu, že přírodní svět, od vesmíru přes přírodu až po lidské tělo, se zásadně spoléhá na to, co se děje na kvantové úrovni, je neznalost kvantových procesů obrovským slepým místem v současné znalostní základně lidstva.
Jak se kvantové výpočty liší od klasických výpočtů
Kvantové výpočty se zásadně liší od klasických výpočtů. Klasické výpočty jsou binární a spoléhají se na bity v jednom ze dvou stavů (0 nebo 1).
Kvantové bity neboli qubity mohou nejen existovat ve více stavech, ale mohou tak činit současně. Tato dualita exponenciálně zvyšuje množství informací, které systém dokáže analyzovat. Kvantové počítače dokáží analyzovat obrovské množství dat mnohem rychleji než stávající systémy.
Fyzik Dr. Michio Kaku používá příklad myši procházející bludištěm, aby na druhém konci získala kousek sýra, abychom pochopili zásadní rozdíl mezi výkonem kvantových počítačů a klasických počítačů.
Jak víte, bludiště má pro myš několik možností, ale pouze jedna je správná cesta vedoucí k sýru. Klasický výpočetní systém by každou možnost mapoval jednotlivě a nakonec by došel k cestě vedoucí k sýru.
Kvantový počítač mapuje všechny možnosti současně a okamžitě používá správnou cestu. Toto interaktivní článek z Financial Times také odvádí fantastickou práci při zkoumání rozdílů mezi klasickými a kvantovými výpočty.
Klíčové principy kvantových výpočtů
Kvantová mechanika je velmi technická. Většina lidí nerozumí matematickým výpočtům, které stojí za jejími principy, a to je v pořádku. Abyste pochopili základní principy, nemusíte vědět, jak všechno funguje.
Qubity: Na rozdíl od klasických bitů se qubity mohou nacházet ve stavu 0, 1 nebo v jakékoli kvantové superpozici těchto stavů. Tento typ umožňuje kvantovým počítačům zpracovávat obrovské množství informací současně, což exponenciálně zvyšuje jejich potenciální výpočetní výkon.
Superpozice: Tento princip umožňuje qubitům existovat ve více stavech současně, na rozdíl od klasických bitů, které jsou buď 0, nebo 1. Princip superpozice je důvodem, proč kvantové počítače mohou provádět mnoho výpočtů současně, což nabízí potenciálně obrovské rychlostní výhody pro specifické problémy.
Zapletení: Kvantové provázání je jev, kdy se qubity propojují a stav jednoho qubitu může záviset na stavu druhého, bez ohledu na to, jak daleko jsou od sebe. Toto propojení je důležité, protože umožňuje rychlé zpracování informací a je klíčové pro sílu kvantových výpočtů.
Kvantové algoritmy: Kvantové počítače používají různé algoritmy k využití superpozice a provázání.
Aplikace: Kvantové výpočty mají potenciál způsobit revoluci v různých oblastech tím, že se potýkají s komplexními problémy, které jsou v současnosti pro klasické počítače neřešitelné. Patří sem kryptografie, objevování léků, optimalizace velkých systémů, jako jsou dodavatelské řetězce, finanční modelování a řešení složitých vědeckých problémů.
Výhody a hrozby kvantových výpočtů
Jednou z významných výhod kvantových výpočtů je řešení složitých problémů rychlejší než u tradičních počítačů. Níže uvedený obrázek znázorňuje jeden odhad, o kolik rychlejší budou kvantové výpočty oproti klasickým počítačům.
Například některé oblasti lékařského výzkumu narazily na problémy s klasickými počítači. Kvantové výpočty poskytnou nové poznatky o výzkumu rakoviny, kterých vědci s klasickými počítači nemohou dosáhnout.
v změna klimatu v oblasti může urychlit rozvoj obnovitelných zdrojů energie, zlepšit modely předpovědi počasí a pomoci snížit emise v automobilovém a lodním průmyslu.
Kvantové výpočty však s sebou nesou i značné hrozby, zejména v oblasti kybernetické bezpečnosti. Odborníci tvrdí, že kvantové počítače by mohly prolomit jakékoli současné kryptografické protokoly, čímž by se velká část dnešního šifrování stala zastaralou a představovala by významné riziko pro bezpečnost dat v různých odvětvích, včetně obrany, financí, vlády a zdravotnictví.
To nás přivádí k otázce kvantových výpočtů v budoucnosti blockchainu. Nebo spíše, má blockchain místo v budoucnosti ovládané kvantovými výpočty?
Kvantové výpočty a blockchain
Vzhledem k závislosti blockchainu na kryptografii představují kvantové výpočty potenciální výzvu pro bezpečnost blockchainu. Zde je přehled toho, jak by kvantové výpočty mohly ovlivnit blockchain:
Zranitelnost kryptografie
Bezpečnost současné technologie blockchain do značné míry závisí na kryptografických algoritmech, které jsou pro klasické počítače výpočetně obtížně prolomitelné.
Kvantové počítače provádějící složité výpočty efektivněji než klasické počítače by mohly potenciálně prolomit tyto kryptografické algoritmy.
Dopad na Bitcoin a další kryptoměny
Kvantové výpočty by mohly konkrétně ohrozit kryptoměny s Proof of Work (PoW), jako je Bitcoin. Kvantové počítače by mohly řešit problémy s Proof of Work mnohem rychleji a narušit ekonomiku těžby kryptoměn.
Ohrožena je také bezpečnost klíčů uživatelů. Kvantové počítače by teoreticky mohly odvodit soukromý klíč uživatele z jeho veřejného klíče.
Pokrok blockchainu v kvantově odolných algoritmech a kryptografii
Hrozba, kterou představují kvantové výpočty, vedla v blockchainové komunitě k rostoucímu zájmu o vývoj kvantově odolných nebo postkvantových kryptografických algoritmů, které jsou bezpečné proti kvantovým útokům. Patří mezi ně vylepšené kryptografické techniky, základní protokoly a změny struktury sítě.
Národní institut pro standardy a technologie (NIST) je pracuje na standardizace postkvantové kryptografie, která bude vodítkem pro zavádění kvantově odolných kryptografických algoritmů v blockchainu a dalších odvětvích. V současné době se pracuje na dalších projektech:
- Nadace kvantově odolné ledgerové knihyVývoj a propagace standardů odolných vůči kvantovým mutacím. NIST také doporučil schémata podpisů založená na stavovém hashování, včetně XMSS, která používá Quantum Resistant Ledger.
- Kvantová blockchainová aliancePráce na vývoji a propagaci kvantově odolných standardů.
- Meziamerická rozvojová banka, laboratoř IDB, LACChain, Cambridge Quantum Computing (CQC) a Tecnológico de Monterrey: Práce na identifikaci a eliminaci kvantových hrozeb v blockchainových sítích.
- JOTAOblíbené pro implementaci některých podpisů založených na hashování.
- Hyper Cash (HC)Kvantově odolná kryptoměna.
Přestože kvantové výpočty představují potenciální rizika pro bezpečnost blockchainu, zejména pokud jde o kryptografické algoritmy, blockchainová komunita si je těchto výzev vědoma a pracuje na řešeních. Vývoj kvantově odolných technologií zajistí dlouhodobou bezpečnost a životaschopnost blockchainových systémů v éře kvantových výpočtů.
Pohyb vpřed
Pokrok v kvantových počítačích je v bodě, kdy už nejde o to, zda, ale kdy se technologie přesune z výzkumných laboratoří do běžného života. Ale jak dlouho to bude trvat? Vědci už několik let tvrdí, že od funkčních kvantových počítačů jsme vzdáleni desítky let.
Současné kvantové počítače jsou citlivé a ohrožené řadou faktorů prostředí. Vyžadují provozní teplotu co nejblíže absolutní nule. I jednoduchý staromódní výpadek proudu může způsobit kvantové zhroucení. Magnetické pole Země a lokální záření také zvyšují chybovost ve výpočtech kvantových počítačů.
Jak jsme však viděli u umělé inteligence, technologické průlomy jsou dynamické a jejich časová osa má tendenci se zrychlovat. V červnu 2023 papír Výzkumníci z IBM a UC Berkeley prokázali, že i v současnosti nedokonalé kvantové počítače mohou poskytnout relevantní výhody nad rámec dnešních klasických počítačů.
S výjimkou v filmy, vaše kryptoměna je pravděpodobně v dohledné budoucnosti v bezpečí před kvantovým hackerským útokem.
Pro investory do kryptoměn bezprostřednější hrozba pro duševní klid! Pokud investujete do kryptoměn, ZenLedger vám může pomoci rychle vypočítat daně z kryptoměn a najít příležitosti k úsporám peněz a chytřejšímu obchodování.
Začněte hned teďnebo se o nás dozvíte více profesionálně připravené daňové plány!
Prohlášení: Tento materiál byl připraven pouze pro informační účely a není určen k poskytování daňového, právního ani finančního poradenství. Před provedením jakékoli transakce byste se měli poradit se svými daňovými, právními a účetními poradci.
