يوم سبت ، هبر!
تتناسب ترجمة اليوم بشكل مباشر مع عمليات البحث المتعلقة بالأدب في
مجال الحوسبة الكمومية ، ويمكن اعتبارها المواد الأساسية المتعلقة بالمخاطر أو ، على العكس من ذلك ، الاحتمالات التي يجلبها الكمبيوتر الكمومي لتكنولوجيا blockchain. هل ستقع تحت وطأة الاحتمالات الكمومية الجديدة ، أو على العكس ، ستصبح أكثر عرضة للخطر؟
في غضون ذلك ، احترس من الإعلان -
كتاب فلاديمير سيلفا في الطريق - وتذكر التصويت.
دعونا نرى ما هو blockchain.
إخلاء المسئولية: لقد حاولت أن أجعل هذه المقالة بسيطة قدر الإمكان ، ولهذا كان عليّ أن أتجاهل الفروق التقنية قليلاً. أيضا ، آسف أن جميع الرسومات موقعة باليد. قررت أن الصور التي سأعرضها بنفسي هي المفاهيم الضرورية أفضل من ما أجده على الإنترنت.
يمكن وصف blockchain بسيط للغاية على النحو التالي: هذا هو السجل الذي يتم فيه تسجيل المعاملات من نوع معين. يستخدم Blockchain دالات رياضية ، على سبيل المثال ، تحليل عدد صحيح. يمكن حل هذه الوظائف بسهولة في اتجاه واحد ، ولكن من الصعب في الاتجاه المعاكس - وهذه هي الطريقة التي يتم توفير الأمن.
تتم إضافة المعاملات Blockchain إلى قاعدة بيانات تسمى كتلة ، ويتم تشفير الكتلة باستخدام أداة رياضية تسمى "دالة التجزئة". ثم يتم تضمين التجزئة في الكتلة التالية مع مجموعة المعاملات التالية ، والتي يتم تشفيرها مرة أخرى في الخطوة التالية بواسطة دالة التجزئة ويعطي التجزئة التالي. تتم إضافة علامة جديدة إلى الكتلة التالية. وبهذه الطريقة ، يتم تشكيل سلسلة من الكتل ، ويبدو أنها جميعًا متداخلة في بعضها البعض - ومن هنا جاءت تسميتها "blockchain".
فيما يلي مثال تجزئة تم إنشاؤه بواسطة خوارزمية MD5 في بيثون. MD5 هي دالة تجزئة مستخدمة على نطاق واسع تعطي تجزئة 128 بت.
>>> import hashlib >>> def hash(mystring): ... hash_object=hashlib.md5(mystring.encode()) ... print(hash_object.hexdigest()) ... >>> >>> hash("Kellogg first block") 10a4826ea290595ef96e945b31054254
من الصعب للغاية استعادة القيمة الأصلية ("أول كتلة Kellogg" في هذه الحالة) لجهاز كمبيوتر كلاسيكي. يمكن القيام بذلك فقط باستخدام القوة الغاشمة - البحث بشكل منهجي عن حل عن طريق فرز جميع الخيارات الممكنة والتحقق مما إذا كان كل مرشح ترضي يفي ببيان المشكلة. وبالمثل ، يتطلب حل التجزئة لكتلة البيتكوين - بدءًا من العديد من الأصفار - قدرًا كبيرًا للغاية من الحساب. هذا هو السبب ، حتى عند استخدام الطاقة الإجمالية للحوسبة لجميع أجهزة الكمبيوتر في شبكة البيتكوين ، يستغرق حل الكتلة حوالي 7 دقائق.
ومع ذلك ، كل شيء يمكن أن يتغير مع ظهور جهاز كمبيوتر الكم ، والذي يحتمل أن يشكل تهديدا ل blockchain والعملات المشفرة. كيف؟ سأخبرك الآن.
ما هو الكمبيوتر الكم؟
واحدة من الأسس لمعظم الاختراقات في قوة الحوسبة هي عملية تقليل حجم الترانزستورات بشكل مستمر. جوهر أي عامل شكل من أشكال الحسابات هو في الترانزستور ، لأن الترانزستورات تشكل البوابات المنطقية التي تعالج المعلومات في جهاز الكمبيوتر.
على مدار العقود الماضية ، كانت الشركات المصنعة للرقاقة ، وخاصة إنتل ، تزيد باستمرار عدد الترانزستورات في وحدة المعالجة المركزية ، مما يقلل من حجمها. في وحدة المعالجة المركزية الحديثة ، كل الترانزستور هو أصغر من فيروس نقص المناعة البشرية. في الواقع ، نحن قريبون من الحد الذي يتم فيه مقارنة الترانزستورات في الحجم بالذرات. لهذا السبب يُعتقد على نطاق واسع أنه في المستقبل ، سوف يتوقف قانون مور عن الوجود ، وستتوقف قوة الحوسبة عن النمو بالسرعة التي اعتدنا عليها.
أحد الحلول لهذه المشكلة هو الحوسبة الكمومية.
في الكمبيوتر الكلاسيكي ، حيث تتم معالجة المعلومات استنادًا إلى الترانزستورات ، يمكن أن تكون البتة هي 0 و 1 فقط. ومع ذلك ، تعتمد الحسابات الكمومية على سلسلة من البتات ، كل منها يمكن أن تمثل تراكبًا واحدًا أو صفرًا أو أي تراكب كمومي لحالات اثنين من الببتات. بشكل عام ، يمكن أن يكون الكمبيوتر الكمومي الذي يحتوي على n qubits في أي تراكب مع ما يصل إلى 2 ^ n من الحالات في وقت واحد.
يمكن أن يكون الكمبيوتر الكلاسيكي في أي وقت محدد فقط في واحدة من حالات 2 ^ n. وبالتالي ، يكون الكمبيوتر الكمومي أسرع بكثير من الكمبيوتر الكلاسيكي.
كيف يكون هذا التراكب ممكنًا؟ الحقيقة هي أن العالم الكمومي ، بحكم تعريفه ، متوازي. في التجربة الشهيرة مع شقين ، وضعهما توماس يونغ ، يمكن للجسيم أن يخترق شقين في وقت واحد. يمكن لأفضل كمبيوتر كمومي تنفيذ قدر كبير من الحساب ، وأسرع بكثير من الكمبيوتر الكلاسيكي.
مبادئ الحوسبة الكمومية
تعرف معظمنا على الميكانيكا الكلاسيكية في المدرسة ، وظاهرة الحوسبة الكمومية ، على العكس من ذلك ، لا يمكن تسميتها بديهية. سأحاول إظهار أحد أبسط الأمثلة التي أعرفها من دورة الجامعة.
تخمين أي من وجوه المكعب هو الجبهة؟ ربما لست متأكدا. ومع ذلك ، بمجرد أن تقرر بنفسك ، سينتهي الالتباس. يصف عدم اليقين في الحالات المحتملة أحد أعمق مبادئ ميكانيكا الكم - مبدأ التراكب.
بفضل هذا المبدأ ، يمكن أن تمثل الكيبيتات n أي تراكب ، والذي يشمل ما يصل إلى 2 ^ n حالات مختلفة في نفس الوقت.
الآن النظر في هذه الصورة. أي وجه هو الجبهة؟
هذا مثير للاهتمام. هنا ، مرة أخرى ، قد لا تكون متأكدًا من الإجابة ، ولكن عندما تحدد المكعب الأول ، ستحدد الثاني على الفور. بطريقة ما ، ترتبط هذه المكعبات اثنين مفصولة في الفضاء.
التشابك الكمي هو ظاهرة يجب فيها وصف الحالات الكمومية لكائنين أو أكثر بالنسبة لبعضهما البعض ، حتى إذا تمت إزالة الكائنات الفردية من بعضها البعض في الفضاء.
التشابك الكمي هو التفاصيل فوق الحرجة للعمل مع كمبيوتر الكم. يقوم الكمبيوتر الكمومي بتعيين التشابك ، ثم يقيس الإخراج ، معطي التراكب إلى 0 أو 1 (الحالة الكلاسيكية). العديد من الخوارزميات في العالم الكمومي تعطي الإجابة الصحيحة باحتمال معين. ومع ذلك ، من خلال البدء مرارًا وتكرارًا في تشغيل نتائج الكمبيوتر الكمومي ، يمكن للمرء زيادة احتمال الحصول على الإجابة الصحيحة.
تهديد Blockchain
كما ذكرنا أعلاه ، تعتمد تقنية blockchain على استخدام تقنيات التشفير ، والتي يُعتقد أنها غير معرضة للقرصنة تقريبًا ، إلا باستخدام القوة الغاشمة باستخدام قوة حوسبية ضخمة. من الناحية النظرية ، تشبه هذه التشفير التكنولوجيا التي يتم من خلالها توفير الاتصالات على الإنترنت.
ومع ذلك ، فإن الكمبيوتر الكمومي ، بحكم قوته الحاسوبية الهائلة ، ينبغي له نظريًا تشفير المفتاح العام - وبالتالي ، يشكل تهديدًا لسلسلة المفاتيح.
صحيح ، هناك مشاكل مرتبطة بتوسيع نطاق الحوسبة الكمومية.
و qubits هشة للغاية. حتى ضوضاء الخلفية يمكن أن تؤدي إلى فك الارتباط وتعطيل الطبيعة الكمومية للجسيم.
لكل qubit مفيد ، هناك حاجة إلى 10 إلى 100 بت في تصحيح الأخطاء. البحث في هذا المجال مستمر ، أحد الحلول المقترحة هو
كمبيوتر الكم الطوبوغرافي .
ما هو مستقبل blockchain في عالم الحوسبة الكمومية؟
وردا على سؤال من مارك أندرسون ، المؤسس المشارك أندريسن هورويتز ، حول قضية blockchain ، قال:
عندما تخبر رأس المال المغامر أن هناك مشكلة كبيرة - فهي تتعرض فقط للضجة. لذلك ، تحتاج إلى العثور على رجل حكيم من شأنه أن يحل هذه المشكلة.
ومع ذلك ، على الرغم من تفاؤله ، فهذه مشكلة معقدة.
أحد الحلول المحتملة هو blockchain الكتل استناداً إلى تشفير الكم. اقترح ديل راجان ومات فيسر من جامعة فيكتوريا في ولنجتون ، نيوزيلندا. الفكرة بسيطة: إذا بدأت أجهزة الكمبيوتر في الاعتماد بسرعة كبيرة ، فأنت بحاجة إلى تعقيد المهمة. إنشاء blockchain على أساس جزيئات الكم متشابكا في الوقت المناسب. وبالتالي ، فإن جسيمًا كميًا واحدًا فقط يكفي لترميز تاريخ جميع أسلافه ، وسيكون من المستحيل فك تشفير هذه السلسلة دون تدميرها.
ومع ذلك ، سيتعين عليك هنا مواجهة مشاكل جديدة في مجال تحجيم blockchain ، وهو أمر محدود بالفعل.
مستقبل blockchain يبدو غير مؤكد ، ولكن بالتأكيد مثيرة جدا للاهتمام.