Технологический рост постоянен в мире прямо сейчас, и каждый день рождаются новые инновации, идеи, технологии и реализации уже существующих технологий. В данный момент в верхней части списка выдающихся изобретений находится квантовый компьютер. Новое поколение компьютерных систем лучше бинарных систем, которые мы давно используем.

Что такое Квантовый компьютер?

Квантовые компьютеры - это системы, которые используют квантово-механическое явление для хранения и обработки данных. Вместо использования традиционных битов, квантовые компьютеры используют кубиты, или квантовые биты, которые могут существовать в состояниях 1 и 0 одновременно.

Два бита имеют четыре возможных комбинации и могут удерживать только одну комбинацию за раз, в то время как одна пара кубитов способна хранить все четыре комбинации одновременно. Это означает, что они имеют способность обрабатывать намного больше данных.

Что такое квантовый компьютер?

Квантовые вычисления - новое направление в компьютерной науке, которое использует идеи квантовой теории для решения математических проблем и запуска квантовых моделей. Квантовые вычисления используют элементарные частицы, такие как электроны или фотоны, и связывают их с квантовыми битами, или кубитами, позволяющими этим частицам находиться в нескольких состояниях одновременно.

Это означает, что связанные кубиты могут использовать интерференцию между своими волноподобными квантовыми состояниями для проведения вычислений, с которыми обычным двоичным компьютерам потребовалось бы целую вечность для обработки.Область квантовых вычислений была представлена в 1980-х годахкогда было обнаружено, что определенные вычислительные задачи можно решить с помощью квантовых алгоритмов, а не с помощью текущих двоичных компьютеров.

Квантовые вычисления могут рассчитать множество различных возможностей и найти возможные ответы на многие сложные проблемы. Ежедневная система хранит информацию в виде битов, в то время как квантовые компьютеры используют кубиты для хранения информации в квантовом состоянии, в котором применяются 1 и 0 в многомерном виде.

Как работают квантовые компьютеры?

Квантовые компьютеры очень отличаются от традиционных компьютеров. Они обрабатывают информацию таким образом, который не следует за обычными двоичными битами, с которыми мы привыкли работать. Вместо этого квантовые компьютеры обрабатывают информацию с помощью квантовых битов, или кьюбитов.

Кубиты обладают техникой, называемой суперпозицией, которая представляет собой способность квантовой системы находиться в нескольких состояниях одновременно до момента измерения. Квантовые компьютеры используют несколько алгоритмов для измерения и наблюдения. Эти алгоритмы предоставляются пользователями, после чего компьютер создает многомерное пространство, в котором хранятся шаблоны и персональные данные.

Источник: К науке о данных

Один из основных факторов работы квантовых компьютеров - это физическая структура компьютера. Стандартный квантовый компьютер состоит из трех основных частей. Первая часть - это традиционный компьютер и инфраструктура, которые отвечают за программирование и отправку инструкций квантовым битам.

Вторая часть - выбранный метод передачи сигналов от компьютера к кубитам. Третья и последняя часть - блок хранения, используемый для защиты кубитов. Этот блок хранения должен быть оснащен необходимыми инструментами для стабилизации кубитов. Блок хранения должен удовлетворять определенным потребностям и требованиям, например, достижение почти нулевых градусов для размещения вакуумной камеры.

Эта часть необходима из-за высокотехнологичной природы кубитов. Любая малейшая проблема может привести к потере квантового состояния или кубитов, склонных к ошибкам, переходящих в декогеренцию. Поэтому важно предотвращать даже малейшие вибрации и изменения температуры, чтобы избежать потери кубитов.

Для чего используется квантовый компьютер?

Традиционная система используется для решения нескольких проблем и выполнения различных вычислений. Квантовый компьютер в этом аспекте ничем не отличается от нее, поскольку система способна справляться с вызовами. У квантовых вычислений есть несколько применений, такие как искусственный интеллект, предоставление финансовых услуг и сложное производство.

Искусственный интеллект

Квантовые компьютеры могут потенциально анализировать и обрабатывать огромное количество данных быстрее, чем традиционная система, что делает его лучшим вариантом для применения в искусственных технологиях. Квантовые компьютеры способны выявлять шаблоны, которые трудно или невозможно идентифицировать для традиционных систем. Они могут собирать, комбинировать и перестраивать существующие идеи способами, которыми люди и традиционная система не смогли бы.

Предоставление финансовых услуг

Финансовый сектор - одна из областей, требующих вычислительной мощности квантовых компьютеров. Большие объемы данных, с которыми приходится справляться финансовым учреждениям, могли бы быть обработаны квантовым компьютером. Это могло бы принести пользу многим областям финансового сектора, таким как рынки капитала, корпоративные финансы, управление портфелем и многие другие. Наконец, поскольку квантовые компьютеры процветают в областях с живыми потоками данных, их вычислительные возможности сделают более простым распространение большого объема данных, собранных из реального времени цен на акции.

Сложное производство

Квантовые компьютеры могут собирать большие наборы данных из неудачных производственных процессов и преобразовывать их в различные комбинации задач, которые в паре с квантовым алгоритмом могут определить, какая часть сложного производственного процесса привела к отказу изделия.

Типы атак

Хотя квантовые вычисления все еще находятся на ранних стадиях развития, эксперты уже прогнозируют будущий потенциал этой технологии, а также потенциал злоупотреблений.

В ближайшем будущем два крупных нападения могут быть осуществлены благодаря новым технологиям, которые могут представлять угрозу для цифровой безопасности.

Атака на хранилище

Этот вид атаки включает в себя злонамеренное воздействие на уязвимые адреса (кошельки, у которых открытый ключ хранится в блокчейне), чтобы украсть средства. Это означает, что токены, такие как Биткойн и Эфириум, будут более уязвимы к атакам квантового компьютера в случае наличия достаточных ресурсов.

Это означает, что сотни миллиардов долларов стоимости криптовалют могут быть уязвимы для атак хранения. В настоящее время у квантовых компьютеров нет 10 миллионов кубитов, которые потребовались бы для проведения такой атаки, но ученые предвидят достижение такой вычислительной мощности примерно через 10-15 лет.

Транзитная атака

Для осуществления транзитной атаки злоумышленнику потребуется попытка перехвата транзакции блокчейна посередине и направление средств на свой собственный адрес. Для этого потребуется большая вычислительная мощность, но в гораздо большем масштабе и с большей сложностью, так как перехват должен быть завершен до обработки транзакции майнерами.

Для выполнения такой задачи ученые предсказывают, что квантовому компьютеру потребуется миллиарды кубитов.

Является ли квантовое вычисление угрозой для криптовалют?

Текущее количество квантовых компьютеров является основным показателем того, что новая система пока не представляет большой угрозы для сектора криптовалют. Хотя возможности квантового вычисления многочисленны, ему нужно быть свободным от ошибок и проблем, а также обладать улучшенной вычислительной скоростью, прежде чем он сможет добиться такого результата.

Помимо вычислительной скорости, для того чтобы запустить атаку на хранилища, потребуется также нереальный уровень вычислительной мощи.Для этого потребуется около 10 миллионов кубитовпрежде чем он смог бы запустить такую атаку.

Транзитная атака была бы намного более масштабной, поскольку уровень вычислительной мощности, необходимой для этого, был бы выше. Злоумышленнику пришлось бы задействовать огромное количество квантовой вычислительной мощности, чтобы получить контроль над сетью до истечения времени создания блока. Это намного более сложная задача, учитывая, что это потребовало бы атаки на все узлы сети. Окно для этой операции относительно узкое. Например, нападение на Биткойнтребовало бы от нападающего завершить процесс за несколько минут, в то время как наEthereumдолжны быть завершены за десятки секунд.

С учетом необходимой мощности квантовых вычислений криптоиндустрии в настоящее время не угрожает угроза; вместо этого у них достаточно времени для разработки алгоритма, устойчивого к квантовым атакам.

Защита от Квантового компьютера

В настоящее время известна только потенциальная угроза, которую представляет квантовые вычисления. Энтузиасты криптовалюты и разработчики блокчейна сейчас ищут способы защиты цифрового мира криптовалюты от угрозы, которую представляют квантовые компьютеры. Самым популярным предложением является криптография на основе решетки.

Криптография на основе решеток - это построение криптографии, которая включает в себя решетки, либо в самом доказательстве безопасности, либо в самом построении. Это одна из менее популярных схем с открытым ключом, которая может выдержать атаку как традиционных, так и квантовых компьютеров. Это происходит потому, что она основана на проблеме, которую квантовые компьютеры могут не смочь легко решить.

Эти вопросы называются Проблемой Кратчайшего Вектора (SVP). Этот тип вопроса обычно связан с поиском кратчайшего вектора в многомерной решетке. Эксперты считают, что SVP сложно решить для квантовых компьютеров из-за способа функционирования квантовых компьютеров.

В квантовом компьютере принцип суперпозиции может быть использован только тогда, когда состояния кубитов полностью совпадают; когда состояния не совпадают, приходится прибегать к более традиционным методам вычислений, поэтому очень маловероятно, что удастся решить SVP.

Существуют проекты, такие как IOTA, которые уже используют технологию направленного ациклического графа (DAG), которая, по мнению экспертов, устойчива к квантовым вычислениям. Направленный ациклический граф, в отличие от блокчейнов, построенных из блоков, состоит из узлов и связей. Технология записывает криптографические транзакции в виде узлов, и записи об этих обменах накапливаются друг на друга.

Недостатки квантовых компьютеров

Большинство вычислительных систем не лишены ошибок на 100%, и квантовые компьютеры не исключение из этого правила. Одним из основных недостатков квантовых вычислений является то, что большинство квантовых компьютеров сегодня в основном прототипы, они все еще громоздкие, дорогостоящие и неудобные для пользователя.

Он также страдает от детских болезней, с которыми разработчики все еще имеют проблемы. Еще одной крупной проблемой является проблема запутанности. Запутанность нескольких кубитов одновременно так же сложна, как обеспечение правильного состояния для квантовых процессов.

Наконец, результаты квантовых процессов до сих пор имеют очень высокий уровень ошибок. Если все эти проблемы будут решены, возникнет проблема безопасности, которую представляют квантовые компьютеры для механизмов шифрования. Огромная вычислительная мощь сделает все используемые в настоящее время механизмы шифрования бесполезными.

Любая транзакция или любой тип безопасного подключения, осуществляемый в интернете, может быть взломан, что приведет к краже данных, которые могут быть злоупотреблены или проданы. Это создаст проблему для криптовалют, поскольку это устранит безопасность и анонимность, сопровождающие эту платформу.