أطلقت جوجل تحذيراً: قد يتمكن الحوسبة الكمومية من فك تشفير بيتكوين قبل عام 2029

يشير باحثو Google إلى أنه بحلول عام 2029، قد يتمكن الحاسوب الكمي من اختراق أنظمة أمان سلاسل الكتل السائدة. وقد تكون ما يصل إلى 6.9 مليون بيتكوين—بسبب تعرّض مفاتيحها العامة—معرّضة في أي لحظة للهجمات عبر قدرات الحوسبة الكمية.

يُنظر إلى الاستثمار في الحوسبة الكمية على نطاق واسع على أنه مقامرة على المستقبل. وتتوقع أن تظهر خلال السنوات القليلة المقبلة أنظمة كميّة واسعة النطاق وعالية الأداء، إذ ستوفر إمكانات مزلزِلة للواقع إلى جانب المخاطر الجديدة. تقول Google إنه لا ينبغي الاسترخاء مبكرًا.

تسعى شركة Alphabet التابعة إلى تحقيق طموحها في الحوسبة الكمية. ويُعتقد أن شريحة Willow التابعة لها هي التي أثارت موجة الحماس العالمية بشأن الحوسبة الكمية في أواخر 2024، ما جعل هذه التكنولوجيا الناشئة تقف تمامًا على مقدمة المشهد.

والآن، نشر باحثو Google ورقة بيضاء تشير إلى أن “Q-Day” (أي اللحظة التي يمكن فيها للحواسيب الكمية اختراق تقنيات التشفير التي تحمي بيانات ضخمة على مستوى العالم) ليست تهديدًا بعيدًا. والأهم من ذلك أن الشركة حددت أيضًا سنة بعينها، داعية الجمهور إلى الاستعداد لهذا الحدث قبل ذلك العام.

تم رفع هذه الورقة على منصة arXiv التابعة لجامعة كورنيل هذا الأسبوع، مع تركيزها خصيصًا على العملات الرقمية. تعتمد عمليات تداول العملات الرقمية على مفتاحين: مفتاح خاص ومفتاح عام. المفتاح الخاص هو رقم كبير وعشوائي ومُحافظ عليه بالسرية، وهو ما يتيح لك إدارة أموالك والوصول إليها. وبالمقابل، يتم مشاركة المفتاح العام علنًا لاستخدامه في استلام العملات الرقمية.

تعتمد أمان مجموعة من العملات الرقمية مثل البيتكوين على تقنية تُسمى التشفير باستخدام المنحنيات الإهليلجية. والفكرة الأساسية هي: لا يستطيع الحاسوب الحالي استنتاج المفتاح الخاص من المفتاح العام بشكل عكسي. وهذا ليس بلا معنى—فباستخدام الحاسوب التقليدي، لا يمكن فعل ذلك ضمن إطار زمني قابل للتحقق.

ومع ذلك، فالحواسيب الكمية مختلفة. كما ذكرت Barron’s سابقًا، قد تتمكن الآلات المستقبلية من تشغيل خوارزمية كمية تُسمى “Shor 算法” (خوارزمية شور)، وهي خوارزمية يمكنها تفكيك الأعداد الكبيرة إلى عواملها الأولية.

تشدد الورقة على حالة استخدام محددة لخوارزمية Shor، تُسمى “هجوم الاستهلاك الفوري” (on-spend attack). عندما ترسل بيتكوين، خلال الفترة التي تدخل فيها المعاملة إلى الذاكرة المؤقتة (الميمبولة) وتنتظر التأكيد، يصبح مفتاحك العام مكشوفًا مؤقتًا للشبكة. تستغرق هذه العملية قرابة 10 دقائق.

وجد الباحثون أنه على حاسوب كمي “ذو ساعة سريعة” (أو حاسوب يستخدم بنية كمية معينة)، عند تشغيل نسخة مُحسّنة من خوارزمية Shor، يمكن استنتاج المفتاح الخاص من ذلك المفتاح العام في غضون 9 إلى 12 دقيقة فقط.

يكمن العنصر الحاسم في أن الباحثين قدّروا أن اختراق التشفير بالمنحنيات الإهليلجية الذي يحمي بيتكوين ومعظم العملات الرقمية المشهورة على حاسوب كمي فائق التوصيل يحتاج إلى أقل من 500k بت كميّة ماديّة. وهذا أقل بنحو 20 مرة من التقدير السابق.

يشير الباحثون إلى أنه يتم تخزين ما يصل إلى 6.9 ملايين بيتكوين في عناوين تم فيها تعرية المفاتيح العامة. وبما أن هذه المفاتيح أصبحت معروفة بالفعل، فلن يكون نظام كمي مقيدًا بنافذة الـ10 دقائق، إذ يمكنه في أي وقت استخدام خوارزمية Shor لاختراق هذه المحافظ.

قال Justin Drake، أحد المؤلفين المشاركين في الورقة، على وسائل التواصل الاجتماعي إنه “زادت بشكل ملحوظ” ثقته في أن “Q日” سيأتي قبل عام 2032. ويتوقع Drake أنه بحلول ذلك العام، تبلغ احتمالية أن تستعيد الأنظمة الكمية المفاتيح الخاصة من المفاتيح العامة المُعرّاة ما لا يقل عن 10%.

كتب Drake: “أتوقع أن يتحول السرد إلى شيء آخر، وأن يدفع ذلك كذلك مزيدًا من الاستثمارات في تطوير التشفير بعد الكم.” وأضاف أنه على الرغم من اعترافه بأنه ليس “خبيرًا في الكم”، وأن هذه النتائج التي لم تتم بعد مراجعتها من قبل النظراء تحتاج إلى وقت “لتحقق مناسب”، إلا أنه بناءً على محادثاته مع فريق البحث يرى أن تقديرات Google أكثر تحفظًا.

يرى الإجماع في الصناعة عمومًا أن هذا الحدث من المرجح أن يحدث في وقت ما خلال ثلاثينيات القرن الحالي، لكن Google تتوقع أن يصل “Q日” في وقت أبكر. وبحسب الشركة، فإن حاسوبًا كميًا قادرًا فعليًا على ما يتعلق بالتشفير قد يكون كافيًا لاختراق معظم سلاسل الكتل السائدة قبل حوالي عام 2029.

ومن قبيل الصدفة أن هذه النقطة الزمنية تتوافق مع الأهداف الزمنية التي حددتها عدة فرق بحثية لتطوير الحواسيب الكمية واسعة النطاق التجارية على نطاق واسع. وغالبًا ما يُنظر إلى شركة IBM (الشركة الدولية للآلات التجارية) على أنها منافس Google في مجال الكم، ويُشابه هدفها نشر حاسوب فائق يتحمل الأعطال قبل ذلك.

حثت Google في منشور مدونة لها الأسبوع الماضي الشركات على تعزيز إجراءات الأمن السيبراني لتجنب أن يتم تجاوزها من قبل الزمن. وكتبت الشركة: “توجد تهديدات للتشفير في الوقت الحالي بالفعل، بسبب وجود هجمات ‘التخزين أولاً، ثم فك التشفير’. أما تهديدات التوقيعات الرقمية فهي مخاطر مستقبلية.”

تدفع Google بشكل خاص الانتقال إلى “التشفير بعد الكم”، أي اعتماد خوارزميات جديدة مقاومة للكم لحماية البيانات، للتصدي للهجمات المستقبلية.