Quantum ComputingはBitcoinを破りますか？

量子コンピューティングの基本を理解する

量子コンピューティングは急速に進化する分野であり、量子力学の原理を活用して、古典的なコンピューターが達成できない速度で計算を実行します。 BIT（0Sおよび1S）を使用する従来のコンピューターとは異なり、量子コンピューターはQubitsを使用します。これは、重ね合わせにより複数の状態に同時に存在する可能性があります。これにより、彼らは膨大な量のデータを並行して処理することができ、潜在的に複雑な問題を古典的なシステムよりもはるかに速く解決することができます。

この技術の最も重要な意味の1つは、Bitcoinの暗号化プロトコルを含む多くのデジタルシステムで現在使用されている暗号化アルゴリズムを破壊する可能性にあります。懸念は、 RSAやECC（楕円曲線暗号化）などの特定の種類の暗号化が、大量を効率的に因数分解できる量子アルゴリズムであるShorのアルゴリズムを使用した攻撃に対して脆弱である可能性があるという事実に由来しています。

Bitcoinが暗号化を使用する方法

Bitcoinは、パブリックキー暗号化、特に楕円曲線デジタル署名アルゴリズム（ECDSA）に大きく依存して、トランザクションを確保し、コインの所有権を確保します。各Bitcoinアドレスは、秘密の鍵から派生したものであり、秘密のままでなければなりません。誰かがあなたの秘密鍵を手に入れるならば、彼らは関連する資金を制御することができます。

Bitcoinのセキュリティは、現在のテクノロジーでは実際には不可能であると考えられている公開鍵から秘密鍵を導出するという計算上の難しさにかかっています。ただし、量子コンピューターには、Shorのアルゴリズムを使用してパブリックキーからプライベートキーをリバースエンジニアリングする理論的能力があり、それにより、緩和が整っていない場合、ウォレットセキュリティが損なわれます。

Bitcoinへの量子コンピューティングの現在の脅威レベル

現在のところ、ECDSAを破ることができる実用的な量子コンピューターは存在しません。既存の量子機械のほとんどは、ノイズの多い中間スケール量子（NISQ）デバイスです。つまり、Bitcoinで使用される数字のサイズに効果的にShorのアルゴリズムを実行するために必要なエラー補正キュービットの数が欠けています。

たとえば、256ビットの楕円曲線を破るには何千もの論理的なキュービットが必要ですが、今日の最も高度な量子プロセッサは数百の物理的なキュビットしか提供しません。したがって、 Bitcoinに対する当面の脅威は最小限ですが、第四半期のセキュリティの長期的な計画は賢明です。

量子コンピューターが壊れたらどうなりますかBitcoin？

量子コンピューターがBitcoinの暗号化に正常に壊れた場合、それは次のことができます。

• パブリックキーからプライベートキーを導き出します
• 鍛造トランザクション
• 二重のコイン

ただし、Bitcoinにはいくつかの保護層があります。公開鍵は、アドレスからトランザクションが作成された場合にのみ明らかになります。住所が資金しか受け取っていない場合（送信されていない）、公開鍵は隠されたままであるため、量子攻撃が成功するのが大幅に難しくなります。

理論的には、公開鍵が公開されると、量子攻撃者は秘密鍵を計算し、正当な所有者が行う前に資金を使うことを試みることができます。しかし、このシナリオでは、リアルタイムアクセスと非常に高速な量子計算の両方を想定していますが、これはまだ実行不可能です。

可能な緩和とアップグレード

将来の脅威に対して保護するために、Bitcoinコミュニティは、ハードフォークまたはソフトフォークのアップグレードを介して、Quantum後の暗号化アルゴリズムを実装できます。提案されている代替案には次のものがあります。

• 一度に使用され、量子攻撃に耐性があるLamport Signatures
• XMSSやSphincs+などのハッシュベースの署名
• 既知の量子アルゴリズムに対して堅牢性を提供する格子ベースの暗号化

これらの方法は依然として研究開発中であり、それらをBitcoinに統合するには、開発者と鉱業の間で広範なテストとコンセンサスが必要です。重要なことに、変更は後方互換性を維持し、ネットワークの分散型の性質を混乱させないでください。

鉱業と仕事の証明への影響

主な関心事はトランザクションセキュリティに関するものですが、別の側面はマイニングです。 Bitcoinは、Quantum AdvantageのターゲットでもあるSHA-256ハッシュアルゴリズムを使用するために使用します。 Groverのアルゴリズムである量子検索アルゴリズムは、有効なハッシュを見つけるのに必要な時間を理論的に短縮できます。

ただし、Groverのスピードアップを使用しても、Bitcoinのマイニング難易度調整メカニズムは、あらゆる利益を相殺し、ブロック時間が安定したままであることを保証する可能性があります。したがって、量子ハードウェアがASICよりも指数関数的な改善を達成しない限り、量子採掘の優位性はほとんどありません。これは短期的には予想されていません。

よくある質問

1。Quantum Computersは鉱山Bitcoinをより速くできますか？量子コンピューターはGroverのアルゴリズムを介して効率の改善を提供する可能性がありますが、Bitcoinプロトコルはマイニングの難易度を自動的に調整し、実際の量子速度の優位性を無効にします。

2。量子耐性の暗号通貨はすでにありますか？はい、量子耐性元帳（QRL）のようないくつかの新しい暗号通貨は、将来のアップグレードを必要とせずに量子攻撃に耐えることを目指して、ゼロ後の署名スキームで設計されています。

3。Bitcoinを新しい量子安全性のウォレットに移動する必要がありますか？主要なセキュリティの更新後にコア開発者からアドバイスされない限り、資金を移動すると不必要にリスクへの暴露が増加します。現在のウォレットは、プライベートキーが妥協せず、住所が再利用されていない限り安全です。

4.量子コンピューターが脅かすまでBitcoin？ほとんどの専門家は、ECDSAを壊すことができる機能的で大規模な量子コンピューターは、少なくとも10年先にあると推定しており、量子誤差補正とキクビットスケーラビリティの継続的な進歩を想定しています。