Es wird viel über die Auswirkungen des Quantencomputings auf die Blockchain diskutiert. Es verspricht, Berechnungen um ein Vielfaches schneller auszuführen als heutige Computer. Aber was bedeutet Quantencomputing für die Zukunft der Blockchain? Stellt das Quantencomputing ein Risiko für die Sicherheit der Blockchain dar?
Um diese Frage zu klären, müssen zunächst die Ziele und Fortschritte der Technologie untersucht werden. Es ist möglich zu untersuchen, wie sich die Technologie auf Blockchain-Projekte auswirken wird. Außerdem werden wir verstehen, was dies für die dezentrale Umgebung im Allgemeinen bedeutet.
Was ist Quantencomputing?
Der Hauptunterschied zwischen Quantencomputern und herkömmlichen Computern besteht darin, wie sie mit Informationen umgehen. Klassische Computer verwenden “Bits” von Daten, um Informationen in einem von zwei Zuständen zu speichern: 0s oder 1s. Jede 0 und jede 1 ist ein elektrisches Hoch- oder Niederspannungssignal. Der Computer interpretiert diese, um die Bilder zu erzeugen, die wir auf unseren Bildschirmen sehen. Quantencomputer hingegen speichern Informationen in Quantenbits, die oft als “Qubits” bezeichnet werden. Diese Gleitkommazustände funktionieren eher wie eine Wahrscheinlichkeitswolke als ein binäres Ja/Nein.
Qubits haben ein enormes Maß an Komplexität. Quantencomputer können Daten schneller verarbeiten als klassische Computer. Sie können Rechenprobleme bewältigen, die herkömmliche Computer nicht lösen können.
Diese Supercomputer funktionieren auf der Grundlage zweier Aspekte der Quantenphysik: Überlagerung und Verschränkung. Dadurch können Quantencomputer Aufgaben schnell und mit weitaus geringerem Energieaufwand erledigen.
Überlagerung
Bits in der herkömmlichen Datenverarbeitung haben zwei mögliche Zustände: Null oder Eins. Ein Qubit ist eine Quanteninformationseinheit, die einem klassischen Bit in der Quanteninformatik entspricht. Qubits haben einzigartige Eigenschaften. Dadurch können sie komplizierte Probleme schneller lösen als herkömmliche Bits. Eine dieser Eigenschaften ist die Superposition. Sie besagt, dass ein Qubit nicht nur einen binären Wert (0 oder 1), sondern eine Kombination aus 0 und 1 gleichzeitig speichern kann. Qubits können zwei denkbare Ergebnisse haben: Null oder Eins, aber diese Zustände sind eine Überlagerung der beiden.
Qubits müssen sich nicht in einem dieser Zustände im Quantenbereich befinden. Es kann jede Kombination dieser Zustände annehmen. Wenn wir seinen Wert messen, muss es entscheiden, ob es Null oder Eins sein soll. Dies ist die Superposition. Sie bezieht sich auf die Fähigkeit des Quantensystems, in mehreren Zuständen gleichzeitig zu existieren.
In der traditionellen Datenverarbeitung gibt es zum Beispiel vier Bytes. Eine Kombination von vier Bytes kann 24=16 Werte und einen Wert zu einem bestimmten Zeitpunkt darstellen. Bei einer Vielfalt von vier Qubits sind jedoch alle 16 Optionen gleichzeitig möglich.
Verflechtung
Die Verschränkung ist eine sehr starke Korrelation zwischen Quantenteilchen. Sie ist so stark, dass zwei oder mehr Quantenteilchen trotz großer Entfernungen in perfektem Einklang miteinander verbunden sein können. Selbst wenn sie durch enorme Entfernungen getrennt sind, bleiben die Teilchen gekoppelt. Durch den Betrieb des Lasers werden zwei Qubits verschränkt. Sobald sie verschränkt sind, sind sie unbestimmt. Die Qubits können dann über beliebige Entfernungen voneinander getrennt werden und bleiben verbunden. Wenn eines der Qubits manipuliert wird, wird auch sein verschränkter Zwilling manipuliert.
Anwendungen und Nutzung von Quantencomputern
Simulation der Quantenmechanik
Die klassische Kryptografie beruht auf der Unkontrollierbarkeit von Aufgaben wie der ganzzahligen Faktorisierung und diskreten Logarithmen. Quantencomputer können viele dieser Probleme effizienter bewältigen.
Optimierung
Die Ermittlung der besten Lösung für ein Problem unter Berücksichtigung des gewünschten Ergebnisses und der Einschränkungen bedeutet Optimierung. Kritische Entscheidungen in Forschung und Industrie hängen von verschiedenen Bedingungen ab. Diese Bedingungen können z. B. Kosten, Qualität und Produktionszeit sein. Wir können auch unerreichbare Antworten finden, indem wir quanteninspirierte Optimierungsalgorithmen auf klassischen Computern ausführen. Dadurch können wir auch komplizierte Systeme besser verwalten. Es wird einfacher, Verkehrsströme, die Zuweisung von Flugsteigen, Paketlieferungen und die Energiespeicherung zu verwalten.
Maschinelles Lernen mit Quantenmechanik
Das maschinelle Lernen auf herkömmlichen Computern verändert die Wissenschaft und die Wirtschaft. Die Ausbildung von Modellen des maschinellen Lernens ist jedoch mit einem hohen Rechenaufwand verbunden. Dies hat den Umfang und den Fortschritt in diesem Bereich begrenzt. Um den Fortschritt in diesem Bereich zu beschleunigen, suchen wir auch nach Möglichkeiten, Quantensoftware zu entwickeln, die ein schnelleres maschinelles Lernen ermöglicht.
Suche
Im Jahr 1996 wurde ein Quantenalgorithmus entdeckt. Er beschleunigte die Lösung für die Suche nach unstrukturierten Daten. Er begann die Suche in weniger Schritten als jeder traditionelle Algorithmus es könnte.
Auswirkungen des Quantencomputings auf die Blockchain
Quantencomputing hat das Potenzial, die RSA-Verschlüsselung zu knacken
Es besteht das Risiko, dass ein leistungsfähigeres Computersystem die Sicherheitsvorkehrungen verletzt. Es kann die bedeutende Echtzeit-Analyse-Architektur von Bitcoin durchbrechen. Es kann die Technologie bereitstellen, um die RSA-Verschlüsselung zu untergraben, die für den Betrieb von Bitcoin verwendet wird. Ohne diese ist die Bitcoin-Datenübertragung über das Internet unsicher. Wenn dies geschieht, wird es auch einfach sein, die Transaktionen echter Nutzer zu fälschen. Darüber hinaus wird es Menschen möglich sein, sich gegenseitig Münzen zu stehlen.
Teure Verletzung von Sicherheitsvorkehrungen
Bitcoin-Spezialisten beantworteten die Frage, wie lange es ihrer Meinung nach dauern würde, bis Quantum Computing die NSA-Sicherheit durchbrechen würde. In einer anonymen Antwort hieß es, dass die Reduzierung des NSA-Schutzes Ausgaben auf Regierungsebene erfordern würde. Es könnte ein paar Minuten dauern. Aber die geschätzten Ausgaben würden einen beträchtlichen Betrag an Regierungsgeldern erfordern.
Bitcoin stärkt sich
Daten weisen darauf hin, dass die Bedrohung durch das Quantencomputing in den nächsten zwanzig Jahren eintreten könnte. Kryptographen glauben, dass Bitcoin bis zu dem Zeitpunkt, an dem dies zu einem echten Problem wird, stärker sein wird. Bitcoin wird ein überlegenes System entwickelt haben, das diese Bedrohungen abmildern kann.
Qubits
Das Aufkommen von Qubits ist ebenfalls eine ernsthafte Bedrohung für den Wert der Blockchain. Mit Qubits wird das Quantencomputing in der Lage sein, Blockchain-Transaktionen zu verfolgen. Es würde sie destabilisieren, die Verschlüsselung knacken und das System für weitere Hacks und Schwachstellen anfällig machen. Dies ist auch ein guter Ansatz, um Qubits heute zu charakterisieren. Die von Blockchain-Spezialisten geschilderte Realität zeigt, dass die Entwicklung eines reinen Qubits viele Jahre dauern wird.
Der herkömmliche Computer kann nur Informationsbits mit 0 und 1 verarbeiten. Qubits können Superposition verwenden. Hier kann ein Wert viele Dinge bedeuten. Das macht es auch komplizierter als das typische System, das wir jetzt haben. Das bedeutet auch, dass Qubits instabil bleiben werden. Sie stellen keine nennenswerte Bedrohung für Blockchain-Systeme dar.
Quanten und quantensichere Blockchains
Quantenblockchain bezeichnet die Verschmelzung von Quantencomputing und Blockchain-Technologie. Wie herkömmliche Blockchains sind auch Quanten-Blockchains dezentrale, verschlüsselte Hauptbücher. Diese Netzwerke würden auf Quantenverarbeitung, Quanteninformationstheorie und Quantenphysik aufbauen. Derzeit ist keine Quanten-Blockchain in Betrieb. Viele Forscher erforschen jedoch die Möglichkeiten dieser Technologie.
Schlussfolgerung
Die Auswirkungen des Quantencomputings auf die Blockchain sind nicht bedrohlich. Gleichzeitig hat sie das Potenzial, die positiven Auswirkungen dezentraler Initiativen zu revidieren. Es kann die Online-Privatsphäre verbessern, indem es eine Verschlüsselung ermöglicht, die derzeit nicht möglich ist. Das Aufkommen von Quanten-Blockchains würde die Verwirklichung eines technologischen Versprechens bedeuten.
Die Möglichkeiten der Quanten-Blockchain sind nahezu unbegrenzt. Aber die Gefahren der traditionellen Datenverarbeitung sind heute ganz offensichtlich. Die Daten und die Privatsphäre der Menschen sind immer noch gefährdet, wenn nicht die richtigen Instrumente für die Sicherheit im Internet eingesetzt werden.
