2020 की शुरुआत में, क्वांटम कंप्यूटिंग बिटकॉइन के लिए संभावित खतरे के रूप में सार्वजनिक सुर्खियों में आई। अपने प्रूफ-ऑफ-वर्क नेटवर्क सर्वसम्मति के लिए SHA-256 क्रिप्टोग्राफ़िक हैश फ़ंक्शन पर भरोसा करते हुए, बिटकॉइन का मूल्य कम्प्यूटेशनल शक्ति पर आधारित है।

यदि ऐसी कोई तकनीक है जो सूचना की इकाइयों के लिए 0s और 1s की पारंपरिक बाइनरी प्रणाली को दरकिनार कर सकती है, तो क्रिप्टोग्राफी को बढ़ाने की संभावना है जैसा कि हम जानते हैं। लेकिन क्या यह ख़तरा अतिशयोक्तिपूर्ण है?

क्या क्वांटम कंप्यूटिंग एक दिन बिटकॉइन को कोड के मूल्यहीन टुकड़े में बदल सकती है? आइए यह समझकर शुरुआत करें कि बिटकॉइन क्रिप्टोग्राफी पर क्यों निर्भर है।

बिटकॉइन के बिट्स और हैशिंग

जब हम कहते हैं कि एक छवि का आकार 1 एमबी है, तो हम कहते हैं कि इसमें 1,000,000 बाइट्स हैं। चूंकि प्रत्येक बाइट में 8 बिट होते हैं, इसका मतलब है कि एक छवि में 8,388,608 बिट हैं। बाइनरी अंक (बिट) के रूप में, यह जानकारी की सबसे छोटी इकाई है, या तो 0 या 1, जो हमारे डिजिटल युग की संपूर्ण इमारत का निर्माण करती है।

एक छवि के मामले में, 1 एमबी फ़ाइल में बिट्स प्रत्येक पिक्सेल को एक रंग निर्दिष्ट करेंगे, जिससे यह मानव आंखों के लिए पढ़ने योग्य हो जाएगा। एनएसए द्वारा विकसित SHA-256 (सिक्योर हैश एल्गोरिथम 256-बिट) जैसे क्रिप्टोग्राफ़िक फ़ंक्शन के मामले में, यह मनमाने आकार के इनपुट से हैश की निश्चित लंबाई के रूप में 256 बिट्स (32 बाइट्स) का उत्पादन करेगा।

हैश फ़ंक्शन का प्राथमिक उद्देश्य अक्षरों या संख्याओं की किसी भी स्ट्रिंग को निश्चित लंबाई के आउटपुट में परिवर्तित करना है। यह अस्पष्ट सम्मिश्रण इसे कॉम्पैक्ट भंडारण और अज्ञात हस्ताक्षरों के लिए आदर्श बनाता है। और क्योंकि हैशिंग प्रक्रिया एकतरफ़ा है, हैश किया गया डेटा प्रभावी रूप से अपरिवर्तनीय है।

इसलिए, जब हम कहते हैं कि SHA-256 256-बिट सुरक्षा प्रदान करता है, तो हमारा कहने का मतलब यह है कि रिवर्सल के लिए विचार करने के लिए 2256 संभावित हैश हैं। जब बिटकॉइन भुगतान किए जाते हैं, तो प्रत्येक बिटकॉइन ब्लॉक का अपना विशिष्ट लेनदेन हैश SHA-256 द्वारा उत्पन्न होता है। ब्लॉक के भीतर प्रत्येक लेनदेन इस अद्वितीय हैश में योगदान देता है क्योंकि वे बनाते हैं मर्केल जड़प्लस टाइमस्टैम्प, नॉन वैल्यू और अन्य मेटाडेटा।

एक संभावित ब्लॉकचेन हमलावर को हैश की पुनर्गणना करनी होगी आवश्यक डेटा निकालें न केवल लेन-देन वाले उस ब्लॉक के लिए, बल्कि उससे जुड़े सभी बाद के ब्लॉक के लिए भी। यह कहने के लिए पर्याप्त है कि 2256 संभावना भार एक वस्तुतः अव्यवहारिक कम्प्यूटेशनल प्रयास है, जिसके लिए ऊर्जा और समय के अत्यधिक व्यय की आवश्यकता होती है, जो दोनों अत्यधिक महंगे हैं।

लेकिन क्या अब क्वांटम कंप्यूटिंग के मामले में ऐसा नहीं हो सकता?

कंप्यूटिंग के लिए नया क्वांटम प्रतिमान

0s और 1s जैसे बिट्स से हटकर, क्वांटम कंप्यूटिंग क्वैबिट्स का परिचय देती है। सुपरपोज़िशन की देखी गई संपत्ति का लाभ उठाते हुए, सूचना की ये इकाइयाँ न केवल 0 या 1 हो सकती हैं, बल्कि दोनों एक साथ हो सकती हैं। दूसरे शब्दों में, हम नियतिवादी कंप्यूटिंग से अनिश्चितकालीन कंप्यूटिंग की ओर बढ़ रहे हैं।

चूँकि क्वैबिट एक उलझी हुई और आरोपित स्थिति में मौजूद हो सकते हैं, जब तक कि देखा न जाए, गणनाएँ संभाव्य हो जाती हैं। और क्योंकि हमेशा 0 या 1 से अधिक अवस्थाएँ होती हैं, क्वांटम कंप्यूटर में समानांतर कंप्यूटिंग की क्षमता होती है क्योंकि यह एक साथ 2n अवस्थाओं को संसाधित कर सकता है।

एक क्लासिक बाइनरी कंप्यूटर को प्रत्येक संभावित 2n स्थिति के लिए एक फ़ंक्शन चलाना होगा, जिसका क्वांटम कंप्यूटर एक साथ आकलन कर सकता है। 1994 में, गणितज्ञ पीटर शोर ने इसे ध्यान में रखते हुए एक एल्गोरिदम विकसित किया।

शोर का एल्गोरिदम क्वांटम फूरियर ट्रांसफॉर्म (क्यूएफटी) और क्वांटम चरण अनुमान (क्यूपीई) तकनीकों को जोड़ती है स्पीडअप पैटर्न-खोज और सैद्धांतिक रूप से बिटकॉइन ही नहीं, बल्कि सभी क्रिप्टोग्राफी प्रणालियों को तोड़ दें।

हालाँकि, एक बड़ी समस्या है. यदि क्वांटम कंप्यूटिंग संभाव्य है, तो यह कितनी विश्वसनीय है?

क्वांटम कंप्यूटिंग में सुसंगतता को स्थिर करना

जब यह कहा जाता है कि क्वैबिट सुपरइम्पोज़्ड हैं, तो यह सिक्के को पलटने की कल्पना करने के समान है। हवा में रहते हुए, कोई कल्पना कर सकता है कि सिक्के में दोनों अवस्थाएँ हैं – चित या पट। लेकिन एक बार जब यह उतर जाता है, तो राज्य एक परिणाम में हल हो जाता है।

समान रूप से, जब qubits का समाधान हो जाता है, तो उनकी स्थिति शास्त्रीय स्थिति में ढह जाती है। समस्या यह है कि शोर जैसे अभूतपूर्व एल्गोरिदम को एक-दूसरे के साथ बातचीत करने के लिए लंबे समय तक अपनी सुपरपोजिशन बनाए रखने के लिए कई क्वैबिट की आवश्यकता होती है। अन्यथा, आवश्यक, उपयोगी गणनाएँ वास्तव में पूरी नहीं हो पातीं।

क्वांटम कंप्यूटिंग में, यह क्वांटम डिकोहेरेंस (क्यूडी) और क्वांटम त्रुटि सुधार (क्यूईसी) को संदर्भित करता है। इसके अलावा, जटिल गणनाओं के लिए इन समस्याओं को कई क्वैबिट में हल करने की आवश्यकता है।

के अनुसार सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट में मिलीसेकंड सुसंगतता कागज़ जून 2023 में प्रकाशित, एक क्वबिट का सबसे लंबा सुसंगत समय 99.991% की औसत गेट निष्ठा पर 1.48 एमएस है। बाद वाला प्रतिशत QPU (क्वांटम प्रोसेसिंग यूनिट) की समग्र विश्वसनीयता को संदर्भित करता है।

वर्तमान में, सबसे उपयोगी और शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर आईबीएम का प्रतीत होता है, जिसे डब किया गया है क्वांटम सिस्टम दो. स्केलिंग के लिए तैयार एक मॉड्यूलर सिस्टम, क्वांटम सिस्टम टू को 2024 के अंत तक एक ही सर्किट में तीन हेरॉन क्यूपीयू के साथ 5,000 ऑपरेशन करने चाहिए। 2033 के अंत तक, इसे 100 मिलियन ऑपरेशन तक बढ़ाना चाहिए।

सवाल यह है कि क्या यह शार के एल्गोरिदम को अमल में लाने और बिटकॉइन को तोड़ने के लिए पर्याप्त होगा?

क्यूसी खतरा व्यवहार्यता

असंगति समस्याओं और दोष-सहिष्णुता के कारण, क्वांटम कंप्यूटरों ने अभी तक क्रिप्टोग्राफी के लिए गंभीर खतरा पैदा नहीं किया है। यह स्पष्ट नहीं है कि क्या इतने उच्च स्तर की पर्यावरणीय शुद्धता की आवश्यकता होने पर बड़े पैमाने पर दोष-सहिष्णु क्वांटम प्रणाली प्राप्त करना संभव है।

यह भी शामिल है इलेक्ट्रॉन-फ़ोनन प्रकीर्णनफोटॉन उत्सर्जन और यहां तक ​​कि इलेक्ट्रॉन से इलेक्ट्रॉन अन्तरक्रियाशीलता। इसके अलावा, शोर के एल्गोरिदम के लिए आवश्यक क्वैबिट की संख्या जितनी अधिक होगी, विघटन उतना ही अधिक होगा।

फिर भी, हालांकि ये क्वांटम कंप्यूटिंग में निहित कठिन समस्याएं प्रतीत हो सकती हैं, क्यूईसी तरीकों में काफी प्रगति हुई है। इसका स्पष्ट उदहारण, रिवरलेन का डेल्टाफ़्लो 2 विधि 250 क्यूबिट तक वास्तविक समय QEC निष्पादित करती है। 2026 तक, इस पद्धति का परिणाम लाखों वास्तविक समय क्वांटम संचालन (मेगाक्वॉप) के साथ पहला व्यवहार्य क्वांटम अनुप्रयोग होना चाहिए।

एवीएस क्वांटम साइंस के अनुसार, एक दिन के भीतर SHA-256 को तोड़ने के लिए 13 मिलियन क्यूबिट की आवश्यकता होगी लेख जनवरी 2022 में प्रकाशित। हालाँकि इससे बिटकॉइन वॉलेट को खतरा होगा, वास्तव में निष्पादित करने के लिए लगभग 1 बिलियन से अधिक क्यूबिट की आवश्यकता होगी 51% आक्रमण बिटकॉइन की प्रतिष्ठा है।

जब ग्रोवर एल्गोरिदम को लागू करने की बात आती है, जिसे असंरचित डेटाबेस (अद्वितीय हैश) खोजने के लिए क्यूसी का लाभ उठाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, तो ए शोध पत्र 2018 में प्रकाशित सुझाव ने सुझाव दिया कि कोई भी क्वांटम कंप्यूटर 2028 तक इसे लागू नहीं कर पाएगा।

छवि क्रेडिट: लेजर जर्नल

बेशक, बिटकॉइन नेटवर्क की हैशरेट तब से बहुत बढ़ गई है, और क्यूसी को एक बड़ी बाधा के रूप में डिकोहेरेंस से निपटना होगा। लेकिन अगर क्यूईसी रोडमैप अंततः विश्वसनीय क्वांटम सिस्टम में बदल जाता है, तो बिटकॉइन के लिए क्यूसी खतरे का मुकाबला करने के लिए क्या किया जा सकता है?

क्वांटम कंप्यूटिंग प्रतिरोध

बिटकॉइन धारकों को क्वांटम कंप्यूटर से सुरक्षित रखने के लिए कई प्रस्ताव हैं। क्योंकि 51% क्यूसी हमला बेहद असंभव है, ध्यान मुख्य रूप से वॉलेट को मजबूत करने पर है। आख़िरकार, यदि लोग सुरक्षित होने के लिए अपनी बीटीसी होल्डिंग्स पर भरोसा नहीं कर सकते हैं, तो इससे बिटकॉइन से पलायन होगा।

बदले में, बीटीसी की कीमत गिर जाएगी और नेटवर्क की हैशरेट में भारी कमी आएगी, जिससे यह पहले के अनुमान की तुलना में क्यूसी के लिए कहीं अधिक असुरक्षित हो जाएगा। ऐसा ही एक सख्तीकरण लैमपोर्ट हस्ताक्षरों को लागू करना है।

साथ लामपोर्ट हस्ताक्षरएक निजी कुंजी 256-बिट आउटपुट से 512 बिटस्ट्रिंग जोड़े में उत्पन्न की जाएगी। 512 बिटस्ट्रिंग्स में से प्रत्येक के लिए एक क्रिप्टोग्राफ़िक फ़ंक्शन के साथ एक सार्वजनिक कुंजी उत्पन्न की जाएगी। प्रत्येक बीटीसी लेनदेन के लिए एक बार के लैमपोर्ट हस्ताक्षर की आवश्यकता होगी।

क्योंकि लैमपोर्ट हस्ताक्षर एलिप्टिक कर्व डिजिटल सिग्नेचर एल्गोरिदम (ईसीडीएसए) में सीमित क्षेत्रों पर अण्डाकार वक्रों पर निर्भर नहीं होते हैं, जिसका उपयोग बिटकॉइन द्वारा किया जाता है और शार के एल्गोरिदम द्वारा इसका फायदा उठाया जा सकता है, लेकिन हैश फ़ंक्शंस पर, यह उन्हें एक व्यवहार्य क्वांटम-प्रतिरोधी विकल्प बनाता है।

लैमपोर्ट हस्ताक्षरों का नकारात्मक पक्ष उनका बढ़ा हुआ आकार, 16केबी से ऊपर होना और एक बार उपयोग होना है। बेशक, केवल पते बदलने और बीटीसी को कोल्ड स्टोरेज में रखने से, इस प्रकार निजी कुंजी एक्सपोज़र से बचने से, क्यूसी को प्रभावी होने से भी रोका जा सकता है।

संभावित QC हमलों को भ्रमित करने का एक अन्य तरीका जाली-आधारित क्रिप्टोग्राफी (LBC) को लागू करना होगा। ईसीडीएसए के विपरीत, एलबीसी एन-आयामी जाली (ग्रिड) स्थान में अलग-अलग बिंदुओं पर भरोसा करके परिमित पैटर्न से बचता है जो सभी दिशाओं में असीमित रूप से फैलता है। इस सुविधा के कारण, अभी तक एक क्वांटम एल्गोरिदम विकसित किया गया है जो एलबीसी को तोड़ सकता है।

हालाँकि, एक नए प्रकार की क्रिप्टोग्राफी को लागू करने के लिए, बिटकॉइन को एक कठिन कांटे से गुजरना होगा। उस परिदृश्य में, ऐसे कई संकेतों की आवश्यकता होगी जो यह संकेत दें कि क्वांटम कंप्यूटिंग में, विशेष रूप से क्वबिट गिनती और दोष सहिष्णुता में बड़ी सफलताएं आसन्न हैं।

जमीनी स्तर

यह कहना सुरक्षित है कि बिटकॉइन मेननेट को क्वांटम कंप्यूटिंग से निकट या दूर के भविष्य में कोई खतरा नहीं है। फिर भी, यदि QC को बिटकॉइन के एन्क्रिप्शन से समझौता करना पड़ा – जिससे SHA-256 और ECDSA अप्रचलित हो गए – तो इससे क्रिप्टोकरेंसी में विश्वास पर गहरा प्रभाव पड़ेगा।

यह विश्वास महत्वपूर्ण है, जैसा कि माइक्रोसॉफ्ट और पेपाल जैसी प्रमुख कंपनियों द्वारा प्रदर्शित किया गया है, जिन्होंने बिटकॉइन भुगतान को अपनाया है कार्ड लेनदेन की तुलना में 80% बचतशून्य चार्जबैक, और फंड पर पूर्ण नियंत्रण। वैश्विक स्तर पर 300 मिलियन से अधिक धारकों के साथ, एक सुरक्षित संपत्ति और लागत प्रभावी भुगतान विकल्प दोनों के रूप में बिटकॉइन की अपील मजबूत बनी हुई है।

अंततः, बिटकॉइन का मूल्य इसके पीछे लगी पूंजी और आत्मविश्वास से कायम है। इसका ऐतिहासिक अस्थिरता दिखाता है कि कैसे घटनाएँ—से लेकर एलन मस्क के ट्वीट और ईटीएफ लॉन्च के साथ पेपैल के एकीकरण और एफटीएक्स पतन ने बाजार की धारणा को प्रभावित किया है। बिटकॉइन के एन्क्रिप्शन के लिए एक बुनियादी खतरा घबराहटपूर्ण बिकवाली, खनिकों की निकासी और खनन की कठिनाई को कम कर सकता है, जो संभावित रूप से कम क्वैबिट के साथ 51% क्यूसी हमले का द्वार खोल सकता है।

ऐसे परिदृश्य को रोकने के लिए, बिटकॉइन धारकों और डेवलपर्स को क्यूसी विकास के साथ बने रहना अच्छा रहेगा।

यह शेन नीगल की एक अतिथि पोस्ट है। व्यक्त की गई राय पूरी तरह से उनकी अपनी हैं और जरूरी नहीं कि वे बीटीसी इंक या बिटकॉइन मैगज़ीन की राय को प्रतिबिंबित करें।

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