Computação Quântica: É o fim do blockchain?

Ajitesh Abhishek Blocked Unblock Seguir Seguindo 12 de janeiro Fonte: Escola de Engenharia de Stanford

Vamos começar entendendo blockchain.

Disclaimer: Eu tentei manter isso o mais simples possível, o que poderia ter abstraído um pouco as nuances técnicas. Além disso, por favor, desculpe minha caligrafia em todas as descrições. Eu senti que eles fazem um trabalho melhor em descrever conceitos do que uma imagem da web.

Em palavras simples, um blockchain é um livro que registra transações de um certo tipo. Ele usa funções matemáticas como a fatoração de inteiros , que é fácil de resolver em uma direção, mas difícil na outra direção para segurança.

As transações em um blockchain são adicionadas a um banco de dados chamado bloco, e o bloco é criptografado usando um dispositivo matemático chamado função de hashing. Esse hash é então incluído no próximo bloco com o próximo conjunto de transações, que é então criptografado usando a função de hashing para produzir um novo hash. Este novo hash é adicionado ao próximo bloco. E assim por diante, criando uma cadeia de blocos que estão todos aninhados dentro do mais recente – daí o nome blockchain.

Aqui está um exemplo de um hash gerado pelo algoritmo MD5 em Python, que é uma função hash amplamente utilizada que produz um valor de hash de 128 bits.

Descobrir o valor de entrada (“primeiro bloco Kellogg”) é extremamente difícil para um computador clássico. Isso pode ser feito apenas pela força bruta – enumerando sistematicamente todos os possíveis candidatos para a solução e verificando se cada candidato satisfaz a declaração do problema. Da mesma forma, resolver o hash para um bloco de bitcoin – que começa com vários zeros – requer uma quantidade extremamente grande de computação. É por isso que mesmo o poder de processamento combinado de todos os computadores na rede em bitcoin leva aproximadamente 7 minutos para resolver um bloco.

No entanto, as coisas poderiam mudar com um computador quântico, o que poderia ser uma ameaça ao blockchain e criptomoedas. Vamos ver como.

O que é um computador quântico?

Uma das razões por trás da maioria dos avanços nos recursos de computação tem sido diminuir o tamanho dos transistores. No núcleo de cada fator de forma na computação estão os transistores, que formam portas lógicas que processam informações em computadores.

Nas últimas décadas, os fabricantes de chips, como a Intel, conseguiram instalar cada vez mais transistores em CPUs, reduzindo seu tamanho. No CPU moderno, os transistores são ainda menores que o tamanho do vírus HIV. Em essência, estamos chegando ao ponto em que os transistores terão o tamanho do átomo. É por isso que se acredita que a lei de Moore não será válida no futuro, e o poder de computação pode não aumentar em um ritmo que já teve no passado. (Lei de Moore: afirma que o número de transistores em um circuito densamente integrado dobra a cada dois anos. Essa lei é amplamente usada no planejamento de P & D)

Uma das soluções para esse problema foi a computação quântica.

Os bits em um computador clássico, baseados em transistores, podem ser apenas 0 e 1. No entanto, um computador quântico mantém uma sequência de qubits, que pode representar uma superposição quântica, um zero ou qualquer quântica desses dois estados de qubit. Em geral, um computador quântico com n qubits pode estar em uma superposição arbitrária de até 2 ^ n estados diferentes simultaneamente. Como um computador clássico só pode estar em um dos estados 2 ^ n em qualquer momento, o computador Quantum é exponencialmente mais rápido que um computador clássico.

Como essa superposição é possível? Isso porque o mundo quântico é intrinsecamente paralelo. No famoso experimento Thomas Young Double Slit, uma partícula quântica poderia passar por duas fendas ao mesmo tempo. O melhor computador quântico poderia ter computação maciçamente grande com eficiência muito maior do que um computador clássico.

Princípios da Computação Quântica

Como nos ensinaram principalmente mecânica clássica nas escolas, o conceito de computação quântica não parece intuitivo. Eu tentaria demonstrar usando um dos exemplos mais simples, que foi usado pelo meu professor de mecânica quântica.

Você consegue descobrir qual é o lado da frente neste cubo? Você pode não ter certeza. No entanto, uma vez que você decide qual lado está na frente, a confusão se desmorona. Essa incerteza de estados possíveis descreve uma das mais profundas teorias da mecânica quântica – o princípio da superposição.

Por causa deste princípio n qubits poderia representar uma superposição arbitrária de até 2 ^ n estados diferentes simultaneamente

Agora tente este. Qual lado é a frente?

Isto é interessante. Enquanto aqui novamente, você pode ter dúvidas, uma vez que você resolve o debate da frente para um cubo, você também resolve o debate para o segundo cubo. De alguma forma, os dois cubos distantes no espaço estão emaranhados.

Emaranhamento quântico é um fenômeno no qual os estados quânticos de dois ou mais objetos têm que ser descritos com referência um ao outro, mesmo que os objetos individuais possam estar espacialmente separados.

Emaranhamento quântico é uma parte supercrítica de uma operação de computador quântico. Um computador quântico estabelece o emaranhamento e, finalmente, mede a saída, superpondo a superposição a 0 e 1 (ou estado clássico). Muitos algoritmos em um mundo quântico só dão a resposta correta com uma certa probabilidade. No entanto, ao inicializar, executar e medir repetidamente os resultados do computador quântico, a probabilidade de obter a resposta correta pode ser aumentada.

Ameaça a blockchain

Como explicado acima, a tecnologia Blockchain usa técnicas criptográficas que são amplamente consideradas inquebráveis, exceto por ataques de força bruta que exigem enormes poderes computacionais. O conceito é semelhante à técnica criptográfica usada para comunicação na internet.

O computador quântico, por causa de sua enorme capacidade computacional, poderia, em teoria, quebrar a criptografia de chave pública de hoje e, portanto, é uma ameaça à blockchain.

No entanto, existem desafios no dimensionamento da computação quântica.

Os qubits são extremamente frágeis. Mesmo o ruído ambiental pode levar à descoerência destruindo o caráter quântico de uma partícula.

Para cada qubit útil, você precisa de 10 a 100 qubits para corrigir o erro. Assim, é difícil de escalar. É uma área de pesquisa em andamento e algumas soluções propostas incluem o Quantum Computer topológico .

Qual o futuro do blockchain no mundo da computação quântica?

Quando Marc Anderson, co-fundador da Andreessen Horowitz , foi questionado sobre o problema do blockchain, foi o que ele disse:

“Quando você diz que há um problema gigantesco para o VC, ele fica excitado. Apenas me encontre um cara inteligente que esteja procurando resolver isso. ”

Seu otimismo de lado, vai ser uma solução complexa.

Uma das possíveis soluções é o Quantum Blockchain, que usa criptografia quântica. Isso foi proposto por Del Rajan e Matt Visser, da Universidade Victoria de Wellington, na Nova Zelândia. A ideia é simples – se os computadores puderem calcular rapidamente, torne o quebra-cabeça mais complexo. Sua idéia é criar um blockchain usando partículas quânticas que estão emaranhadas no tempo. Isso permitiria que uma única partícula quântica codificasse a história de todos os seus antecessores de uma maneira que não pudesse ser hackeada sem destruí-la.

No entanto, isso teria mais repercussões no dimensionamento do blockchain, que já está restrito.

Enquanto o futuro do blockchain é incerto, certamente é interessante.