KAS KVANTARVUTID MURRAVAD VARSTI LAHTI KRÜPTORAHAD?

KVANTARVUTID VS KRÜPTORAHAD

Seni, mida peeti võimatuks ja ulmevaldkonda kuuluvaks – kvantarvutite suutlikkus murda kaasaegsed krüptograafilised kaitsed – on nüüd muutumas tõsiseks teemaks. Kuigi krüptorahad, nagu Bitcoin, on seni toiminud turvalise digivara nurgakivina, võib kvantarvutite kiire areng tuua kaasa murrangulised muutused.

Oht krüptoraha tulevikule on reaalne, seda teadvustatakse laialdaselt ning ennetavaid meetmeid arendatakse juba täna, et hoida ära võimalik katastroof.

Kas see, mida arvasime kindlalt kaitstud olevat, suudab seista vastu kvantarvutite ajastule?

Miks on kvantarvutite oht krüptorahale aktuaalne?

Kvantarvutite oht krüptorahadele on muutunud aktuaalseks, sest kvantarvutite arendamine on jõudnud staadiumisse, kus nende praktiline mõju traditsioonilistele turvameetmetele on saamas reaalsuseks.

Siin on peamised põhjused:

• Kvantarvutite tehnoloogia kiirenev areng
  Suured tehnoloogiaettevõtted, nagu Google, IBM ja IonQ, on viimastel aastatel teinud väga suuri edusamme kvantarvutite arendamisel. Näiteks Google teatas juba 2019. aastal oma kvantkiibi Sycamore abil kvant-ülimuslikkuse (Quantum Supremacy) saavutamisest, lahendades probleemi, mis oleks klassikalistel arvutitel võtnud miljardeid aastaid.
  Kuigi sellised saavutused ei kujuta veel otsest ohtu, viitavad need sellele, et kvantarvutid liiguvad järk-järgult reaalse kasutatavuse suunas.
• Krüptorahade sõltuvus matemaatilistest algoritmidest
  Krüptoraha turvalisus põhineb keerukatel matemaatilistel algoritmidel.

• • Elliptilise kõvera digitaalallkirja algoritm (ECDSA): Seda kasutatakse Bitcoini tehingute allkirjastamiseks ja privaatsete võtmete loomiseks.
  • SHA-256 hash-algoritm: Seda kasutatakse plokiahela andmete turvaliseks hashimiseks (hashimine on andmete teisendamine unikaalseks fikseeritud pikkusega koodiks).

Kvantarvutid, mis kasutavad Shori algoritmi, on võimelised lahendama suure arvutamise mahuga probleeme, nagu suurte arvude fatoriseerimine. Shori algoritm on kvantarvutite algoritm, mis suudab suuri arve kiiresti jagada algarvude korrutiseks.

See tähendab, et kvantarvuti võiks teoreetiliselt avalikest võtmetest tuletada privaatseid võtmeid, võimaldades vargusi ja häkkimisi.

• Praegused kvantarvutite piirangud hakkavad kaduma
  Varasemalt on kvantarvuteid piiranud ebastabiilsed kubitid ja suur veamäär. Kuid 2024. aastaks on teadlased teinud edusamme kvantarvutite „veaparanduskiipide“ ja stabiilsemate kubittide loomisel. Prognoosid näitavad, et järgmisel kümnendil võime näha kvantarvuteid, millel on piisavalt kubitte ja stabiilsust, et reaalselt mõjutada krüptograafiat.
• Finantsvaldkonna haavatavus
  Krüptorahad ja plokiahel põhinevad hajutatud usaldusvõrgustikul. Kui kvantarvutid suudaksid murda näiteks Bitcoini kaitsemehhanisme, võiks see kahjustada kogu usaldust plokiahela tehnoloogia vastu. Potentsiaalne häkkimine võib kaasa tuua tohutuid rahalisi kaotusi ning destabiliseerida kogu krüptoturu.
• Kvantkindla krüptograafia ebapiisav rakendamine
  Kuigi arendatakse uusi kvantkindlaid algoritme (nt lattice-based krüptograafia), pole neid veel laialdaselt rakendatud. Krüptorahade plokiahelate üleminek kvantkindlatele lahendustele on keeruline ja nõuab märkimisväärset konsensust kogukonnas, mis tähendab, et üleminek võib viibida ka siis, kui oht muutub reaalseks.

Klassikaline vs Kvantarvuti

Kvantarvutid ja klassikalised arvutid erinevad fundamentaalselt oma tööpõhimõtete ja kasutusvõimaluste poolest.

Klassikaline arvuti: Kuidas see töötab?

1. Bitid:
   • Klassikaline arvuti kasutab bitte, mis on binaarväärtused – iga bitt on kas 0 või 1. Kõik andmed ja arvutused põhinevad nende kahe oleku kombinatsioonidel.
2. Jadaarvutus:
   • Klassikalised arvutid täidavad ülesandeid järjestikku (jadaarvutus), üks samm korraga, kuigi kaasaegsed protsessorid suudavad paralleelselt töödelda teatud hulga ülesandeid (nt mitme tuumaga protsessorid).
   • Näiteks suurte arvude faktoriseerimine võib võtta klassikalisel arvutil tuhandeid aastaid, kuna see peab proovima igat võimalikku jagajat järjestikku.

---

Kvantarvuti: Kuidas see töötab?

1. Kubitid:
   • Kvantarvuti põhineb kubititel, mis erinevalt bittidest võivad eksisteerida üheaegselt mitmes olekus, kasutades kvantfüüsikalisi omadusi nagu superpositsioon ja kvantpõiming.
   • Näiteks võib kubitt olla samaaegselt 0 ja 1, mis võimaldab korraga töödelda suurt hulka võimalikke lahendusi.
2. Superpositsioon:
   • See võimaldab kvantarvutil töötada kõigi võimalike lahendustega paralleelselt. Kui klassikaline arvuti katsetab ükshaaval iga võimalikku lahendust, suudab kvantarvuti kasutada superpositsiooni, et arvutada korraga paljusid variatsioone.
3. Kvantpõiming (entanglement):
   • Kvantarvutite kubitid võivad olla omavahel “põimitud”, mis tähendab, et ühe kubiti olek mõjutab teiste kubittide olekuid. See võimaldab informatsiooni jagada ja töödelda viisil, mis pole klassikalistes arvutites võimalik.

---

Milleks kvantarvutit kasutatakse?

Kvantarvutid sobivad ülesannetele, mis nõuavad massiivset arvutusvõimekust ja paralleelset lahendamist:

• Optimeerimisülesanded: Suure hulga võimaluste hulgast parima lahenduse leidmine, näiteks logistika või finantsmudelite optimeerimine.
• Faktoriseerimine: Suurte arvude jagamine algarvude korrutiseks, mida kasutatakse näiteks Shori algoritmis. See ohustab klassikalist krüptograafiat.
• Molekulide simulatsioon: Kvantkeemia ja ravimite avastamine, kuna kvantarvutid suudavad modelleerida keerukaid molekulaarstruktuure, mida klassikalised arvutid ei suuda efektiivselt arvutada.

---

Milleks kvantarvutit ei saa kasutada?

Hoolimata nende võimsusest on kvantarvutitel ka olulisi piiranguid:

• Igapäevane andmetöötlus: Kvantarvutid ei sobi igapäevasteks ülesanneteks, nagu dokumentide töötlemine, veebis surfamine või mängude käitamine.
• Lihtsad loogikaülesanded: Ülesanded, mida saab kiiresti lahendada klassikalise algoritmiga, ei ole kvantarvutite jaoks mõistlikud, kuna kvantarvutite ettevalmistamine ja töö nõuab palju ressursse.

Teoorias on võimalik arendada kvantarvuteid, mis suudavad täita ka üldotstarbelisi ülesandeid, kuid see nõuab tehnoloogilisi läbimurdeid ja täiesti uut lähenemist kvantarhitektuurile.

---

Näide: arvutuskiiruste võrdlus

• Klassikaline arvuti: Klassikaline arvuti lahendab suurte arvude faktoriseerimise järjestikku proovides kõiki võimalikke jagajaid. Näiteks võiks suure 2048-bitise arvu lahutamine võtta miljardeid aastaid.
• Kvantarvuti (Shori algoritm): Kvantarvuti, kasutades Shori algoritmi, lahendab sama ülesande mõne tunni või isegi minutiga, kuna see töötab kõigi võimaluste hulgaga paralleelselt.

Mõned ülesanded, nagu suurte arvude faktoriseerimine, võivad klassikalistel arvutitel võtta aega rohkem, kui Universum on eksisteerinud. Kvantarvuti suudab aga tänu oma unikaalsetele omadustele sama ülesande lahendada minutite või isegi sekunditega.

Kui suur on tõenäosus, et kvantarvutid häkivad krüptoraha?

Kvantarvutite areng on tõstatanud küsimusi krüptovaluutade, nagu Bitcoini, turvalisuse kohta. Analüüsime, kas kvantarvutid suudavad murda olemasolevaid krüptograafilisi kaitseid, hinnates nende praegust võimekust, tehnilisi piiranguid ja ekspertide prognoose.

Kas tänased kvantarvutid on piisavalt võimsad?

Praegu ei ole olemas kvantarvuteid, mis suudaksid murda kaasaegseid krüptograafilisi süsteeme. Kuigi ettevõtted nagu Google ja IBM on saavutanud edusamme, on nende kvantarvutite kubittide arv ja stabiilsus veel ebapiisavad, et ohustada krüptovaluutade turvalisust. Näiteks Bitcoini kaitsmiseks kasutatav elliptilise kõvera krüptograafia (ECDSA) murdmiseks oleks vaja kvantarvutit, millel on miljoneid stabiilseid kubitte, mis on praegusest tehnoloogiast kaugel.

Millised tehnilised piirangud takistavad kvantarvuteid?

Kvantarvutite arendamisel seisavad teadlased silmitsi mitmete väljakutsetega:

• Kubittide stabiilsus: Kubittide säilitamine stabiilses olekus piisavalt kaua, et teha keerulisi arvutusi, on keeruline, kuna need on tundlikud keskkonnamõjudele ja müra suhtes.
• Veaparandus: Kvantarvutid vajavad tõhusaid veaparandussüsteeme, et tagada arvutuste täpsus, kuid praegused meetodid on alles arendamisjärgus.
• Laiendatavus: Suure kubittide arvu integreerimine ühte süsteemi on tehniliselt keeruline ja nõuab uusi lahendusi.

Ekspertide hinnangud kvantohule ja realistlikule ajakavale

Eksperdid on seisukohal, et kvantarvutite oht krüptograafiale on reaalne, kuid mitte kohene. Prognoosid varieeruvad, kuid üldiselt arvatakse, et kvantarvutid, mis suudaksid murda praeguseid krüptograafilisi süsteeme, võivad valmida järgmise 10–20 aasta jooksul. Seetõttu on oluline alustada kvantkindlate krüptograafiliste lahenduste väljatöötamist ja rakendamist juba praegu, et ennetada tulevasi ohte.

KRÜPTORAHA SELGELT JA LIHTSALT: USALDUSE JA RISKI TASAKAAL

Kvantarvutite murrangulised avastused

Kvantarvutite valdkonnas on toimunud märkimisväärseid edusamme, mis viivad meid lähemale nende laialdasemale kasutuselevõtule. Alljärgnevalt on esile toodud olulisemad saavutused ja uued tooted:

• Kvantkiirendiga superarvutite integreerimine
  Euroopa kiireim superarvuti LUMI ühendati edukalt kvantarvutitega Helmi ja QAL9000, mis paiknevad vastavalt Soomes ja Rootsis. See hübriidsüsteem võimaldab kombineerida klassikalise ja kvantarvutuse eeliseid, avardades võimalusi keerukate teaduslike ja tööstuslike probleemide lahendamisel. LUMI on nüüd maailma võimsaim kvantkiirendiga superarvuti.
  • Kvantkiirendiga superarvuti on hübriidarvuti, mis ühendab klassikalise superarvuti ja kvantarvuti võimekuse. Klassikaline osa käsitleb üldotstarbelisi arvutusi, samas kui kvantarvuti lahendab spetsiifilisi, kvantfüüsikat nõudvaid keerukaid probleeme, nagu optimeerimine või molekulide simulatsioon. Selline koostöö võimaldab efektiivsemalt lahendada ülesandeid, mis on ainult klassikaliste või kvantarvutite abil üksinda liiga aeglased või keerulised.
• Rekordiline kvantbittide põimimine ja veaparanduse edusammud
  Teadlased saavutasid läbimurde, põimides rekordilised 24 loogilist kvantbitti, kasutades neutraalsete aatomite kvantprotsessorit. See saavutus on oluline samm veakindlate kvantarvutite arendamisel, võimaldades keerukate ülesannete lahendamist ja vigade parandamist ka suuremate kvantsüsteemide korral.
• Kvantarvutite mõju krüptograafiale ja küberjulgeolekule
  Eesti IT-eksperdid on rõhutanud kvantarvutite potentsiaalset ohtu praegustele krüptograafilistele süsteemidele. Kuna kvantarvutid võivad murda tänapäevaseid krüpteerimisalgoritme, on esile tõusnud vajadus arendada kvantkindlaid krüpteerimismeetodeid, et tagada andmete turvalisus tulevikus.
• Uued kvantarvutite prototüübid ja tehnoloogilised lahendused
  Mitmed tehnoloogiaettevõtted ja teadusasutused on esitlenud uusi kvantarvutite prototüüpe, mis pakuvad paremat stabiilsust ja skaleeritavust. Näiteks on arendatud fotoonilisi kvantkiipe, mis võimaldavad keerulisi arvutusi sendi suurusel kiibil, vähendades oluliselt kvantarvutite füüsilist suurust ja energiatarvet.
• Kvantarvutite rakendused teaduses ja tööstuses
  Kvantarvutite rakendused on laienenud, hõlmates valdkondi nagu materjaliteadus, keemia ja logistika. Näiteks võimaldavad kvantarvutid läbi viia keerulisi molekulaarseid simulatsioone, mis kiirendavad uute ravimite ja materjalide väljatöötamist. Samuti on kvantarvutid aidanud optimeerida tarneahelaid ja parandada finantsmudelite täpsust.

Kuidas valmistuvad krüptorahad kvantarvutite ohuks?

Krüptovaluutade kogukond on teadlik kvantarvutite potentsiaalsest ohust praegustele krüptograafilistele süsteemidele ning töötab aktiivselt välja kaitsemeetmeid. Üks peamisi lähenemisviise on PQC (Post-quantum cryptography) – uute krüptograafiliste algoritmide arendamine, mis on vastupidavad kvantarvutite rünnakutele.

Näiteks on USA Riiklik Standardite ja Tehnoloogia Instituut (NIST) standardiseerinud selliseid algoritme nagu CRYSTALS-Dilithium ja CRYSTALS-KYBER, mis põhinevad “Lattice-Based Cryptograph” krüptograafial. Lattice-Based Cryptography on krüptograafiliste meetodite kogum, mis tugineb matemaatilistele võreprobleemidele, näiteks lähim-võrepunkti või lühima vektori leidmisele, mis on keerukad ka kvantarvutite jaoks. See lähenemine pakub tugevat kaitset kvantarünnakute vastu ning on üks peamisi kandidaate tuleviku postkvantkrüptograafia standardite seas.

Lisaks on mitmed krüptovaluutad, nagu XRP, alustanud üleminekut kvantresistentsetele algoritmidele, et tagada oma võrgu turvalisus ka kvantarvutite ajastul.

Lõppsõna

Kvantarvutite kiire areng on seadnud krüptograafia ja krüptorahade tuleviku keskmesse, kuid see ei ole ainus tehnoloogia, mis kujundab meie maailma. Koos kvantarvutitega areneb kiiresti ka tehisintellekt (AI), ning nende kahe tehnoloogia koosmõju võib avada uued võimalused, mida praegu vaevalt oskame ette kujutada. AI ja kvantarvutite sümbioos suudab lahendada globaalseid probleeme, nagu kliimamuutused, ravimite väljatöötamine ja finantsmudelite optimeerimine, viies meid tehnoloogia abil uude ajastusse.

Samas toob see kaasa ka vastutuse – tagada, et need tehnoloogiad arendatakse ja rakendatakse eetiliselt ning turvaliselt. Need revolutsioonilised avastused võivad muuta meie elu paremaks, avades ukse enneolematule innovatsioonile ja progressile. Meil on võimalus kasutada kvantarvutite ja tehisintellekti jõudu mitte ainult riskide maandamiseks, vaid ka positiivsete muutuste loomiseks, et ehitada tulevikku, mis on turvalisem, targem ja inimkonnale kasulikum.

Artiklid: Finants

TOP 7 MÄRKI KELMUSEST KRÜPTO & FOREX VEEBILEHTEDEL ⚠️

[