لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الكمومية كسر تشفير البيتكوين اليوم، لكن التطورات الجديدة من Google وIBM تشير إلى أن الفجوة تغلق بشكل أسرع من المتوقع. إن تقدمهم نحو الأنظمة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء يزيد من المخاطر بالنسبة لـ “Q-Day”، وهي اللحظة التي يمكن فيها لآلة قوية بما فيه الكفاية اختراق عناوين البيتكوين القديمة وكشف أكثر من 711 مليار دولار في محافظ معرضة للخطر.
ستستغرق ترقية البيتكوين إلى حالة ما بعد الكم سنوات، مما يعني أن العمل يجب أن يبدأ قبل وقت طويل من وصول التهديد. ويقول الخبراء إن التحدي يكمن في أنه لا أحد يعرف متى سيحدث ذلك، وقد ناضل المجتمع للاتفاق على أفضل السبل للمضي قدمًا في الخطة.
وقد أدى عدم اليقين هذا إلى خوف طويل الأمد من أن الكمبيوتر الكمي الذي يمكنه مهاجمة البيتكوين قد يصل إلى الإنترنت قبل أن تصبح الشبكة جاهزة.
في هذه المقالة، سنلقي نظرة على التهديد الكمي للبيتكوين وما الذي يجب تغييره لجعل سلسلة الكتل رقم واحد جاهزة.
كيف سيعمل الهجوم الكمي
لن يبدو الهجوم الناجح دراماتيكيًا. سيبدأ اللص الكمي بمسح blockchain بحثًا عن أي عنوان كشف عن مفتاح عام. تندرج المحافظ القديمة والعناوين المعاد استخدامها ومخرجات عمال المناجم المبكرة والعديد من الحسابات الخاملة ضمن هذه الفئة.
يقوم المهاجم بنسخ المفتاح العام وتشغيله عبر كمبيوتر كمي باستخدام خوارزمية شور. تم تطوير الخوارزمية في عام 1994 من قبل عالم الرياضيات بيتر شور، وهي تمنح الآلة الكمومية القدرة على تحليل الأعداد الكبيرة وحل مشكلة اللوغاريتمات المنفصلة بكفاءة أكبر بكثير من أي كمبيوتر كلاسيكي. تعتمد توقيعات المنحنى الإهليلجي للبيتكوين على صعوبة تلك المشكلات. مع ما يكفي من الكيوبتات المصححة للأخطاء، يمكن للكمبيوتر الكمي استخدام طريقة شور لحساب المفتاح الخاص المرتبط بالمفتاح العام المكشوف.
كما قال جوستين ثالر، الشريك البحثي في أندريسن هورويتز والأستاذ المشارك في جامعة جورج تاون فك التشفيروبمجرد استعادة المفتاح الخاص، يمكن للمهاجم نقل العملات المعدنية.
وقال ثالر: “ما يمكن أن يفعله الكمبيوتر الكمي، وهذا هو ما يتعلق ببيتكوين، هو صياغة التوقيعات الرقمية التي تستخدمها بيتكوين اليوم”. “يمكن لشخص لديه جهاز كمبيوتر كمي أن يأذن بمعاملة تأخذ كل عملات البيتكوين من حساباتك، أو كيفما تريد أن تفكر في الأمر، عندما لا تسمح بذلك. هذا هو القلق.”
سيبدو التوقيع المزور حقيقيًا لشبكة البيتكوين. سوف تقبلها العقد، وسيقوم القائمون بالتعدين بإدراجها في كتلة، ولا يوجد شيء على السلسلة من شأنه أن يشير إلى أن المعاملة مشبوهة. إذا ضرب أحد المهاجمين مجموعة كبيرة من العناوين المكشوفة في وقت واحد، فيمكن أن تتحرك مليارات الدولارات في غضون دقائق. ستبدأ الأسواق في التفاعل قبل أن يؤكد أي شخص حدوث هجوم كمي.
أين تقف الحوسبة الكمومية في عام 2025؟
في عام 2025، بدأت الحوسبة الكمومية تبدو أقل نظرية وأكثر عملية.
- يناير 2025: أظهرت شريحة Willow ذات 105 كيوبت من Google انخفاضًا حادًا في الأخطاء ومعيارًا يفوق أجهزة الكمبيوتر العملاقة الكلاسيكية.
- فبراير 2025: طرحت Microsoft نظامها الأساسي Majorana 1 وأبلغت عن تشابك منطقي قياسي مع Atom Computing.
- أبريل 2025: قام NIST بتوسيع تماسك الكيوبتات فائقة التوصيل إلى 0.6 مللي ثانية.
- يونيو 2025: حددت شركة IBM أهدافًا تبلغ 200 كيوبت منطقية بحلول عام 2029 وأكثر من 1000 في أوائل ثلاثينيات القرن الحالي.
- أكتوبر 2025: شركة IBM تشابكت 120 كيوبت؛ أكدت جوجل تسريع الكم الذي تم التحقق منه.
- نوفمبر 2025: أعلنت شركة IBM عن شرائح وبرامج جديدة تهدف إلى تحقيق الميزة الكمية في عام 2026 وأنظمة متسامحة مع الأخطاء بحلول عام 2029.
لماذا أصبحت عملة البيتكوين ضعيفة؟
تستخدم توقيعات البيتكوين تشفير المنحنى الإهليلجي. يكشف الإنفاق من عنوان ما عن المفتاح العام الذي يقف خلفه، ويكون هذا التعرض دائمًا. في صيغة الدفع للمفتاح العام المبكرة لبيتكوين، نشرت العديد من العناوين مفاتيحها العامة على السلسلة حتى قبل الإنفاق الأول. أبقت تنسيقات تجزئة المفتاح المدفوعة للعامة اللاحقة المفتاح مخفيًا حتى الاستخدام الأول.
ونظرًا لأن مفاتيحها العامة لم تكن مخفية أبدًا، فإن هذه العملات القديمة، بما في ذلك ما يقرب من مليون بيتكوين من عصر ساتوشي، معرضة لهجمات كمومية مستقبلية. وقال ثالر إن التحول إلى التوقيعات الرقمية ما بعد الكم يتطلب مشاركة نشطة.
وقال: “لكي يتمكن ساتوشي من حماية عملاته المعدنية، سيتعين عليه نقلها إلى محافظ جديدة بعد الأمان الكمي”. “إن مصدر القلق الأكبر هو العملات المهجورة، التي تبلغ قيمتها حوالي 180 مليار دولار، بما في ذلك ما يقرب من 100 مليار دولار يعتقد أنها لساتوشي. وهي مبالغ ضخمة، لكنها مهجورة، وهذا هو الخطر الحقيقي”.
ومما يزيد من المخاطر العملات المعدنية المرتبطة بالمفاتيح الخاصة المفقودة. لقد بقي العديد منها دون أن يمسها أحد لأكثر من عقد من الزمن، وبدون تلك المفاتيح، لا يمكن أبدًا نقلها إلى محافظ مقاومة للكم، مما يجعلها أهدافًا قابلة للتطبيق للحاسوب الكمي المستقبلي.
لا يمكن لأحد تجميد البيتكوين مباشرة على السلسلة. تركز الدفاعات العملية ضد التهديدات الكمومية المستقبلية على ترحيل الأموال الضعيفة، أو اعتماد عناوين ما بعد الكم، أو إدارة المخاطر الحالية.
ومع ذلك، أشار ثالر إلى أن أنظمة التشفير ما بعد الكمي والتوقيع الرقمي تأتي بتكاليف أداء باهظة، نظرًا لأنها أكبر بكثير وأكثر استهلاكًا للموارد من التوقيعات خفيفة الوزن الحالية البالغة 64 بايت.
وقال: “يبلغ حجم التوقيعات الرقمية اليوم حوالي 64 بايت. ويمكن أن تكون الإصدارات ما بعد الكم أكبر بـ 10 إلى 100 مرة”. “في blockchain، تعد زيادة الحجم مشكلة أكبر بكثير لأن كل عقدة يجب أن تخزن تلك التوقيعات إلى الأبد. وإدارة هذه التكلفة، الحجم الحرفي للبيانات، أصعب بكثير هنا من الأنظمة الأخرى.”
مسارات الحماية
طرح المطورون العديد من مقترحات تحسين Bitcoin للتحضير للهجمات الكمومية المستقبلية. وهي تأخذ مسارات مختلفة، بدءًا من وسائل الحماية الاختيارية الخفيفة وحتى عمليات ترحيل الشبكة الكاملة.
- BIP-360 (P2QRH): ينشئ عناوين “bc1r…” جديدة تجمع بين توقيعات المنحنى الإهليلجي الحالية وأنظمة ما بعد الكم مثل ML-DSA أو SLH-DSA. إنه يوفر أمانًا مختلطًا بدون شوكة صلبة، لكن التوقيعات الأكبر تعني رسومًا أعلى.
- Taproot-Quantum-Safe: يضيف فرعًا مخفيًا بعد الكم إلى Taproot. إذا أصبحت الهجمات الكمومية واقعية، فقد يتمكن القائمون بالتعدين من إجراء عملية شوكة ناعمة للمطالبة بفرع ما بعد الكم، بينما يعمل المستخدمون بشكل طبيعي حتى ذلك الحين.
- بروتوكول ترحيل العناوين المقاوم للكم (QRAMP): خطة ترحيل إلزامية تنقل UTXOs الضعيفة إلى عناوين آمنة كميًا، على الأرجح من خلال شوكة صلبة.
- الدفع إلى Taproot Hash (P2TRH): يستبدل مفاتيح Taproot المرئية بإصدارات ذات تجزئة مزدوجة، مما يحد من نافذة العرض دون تشفير جديد أو كسر التوافق.
- ضغط المعاملات غير التفاعلي (NTC) عبر STARKs: يستخدم براهين المعرفة الصفرية لضغط التوقيعات الكبيرة بعد الكم في دليل واحد لكل كتلة، مما يقلل تكاليف التخزين والرسوم.
- مخططات الالتزام والكشف: اعتمد على الالتزامات المجزأة المنشورة قبل أي تهديد كمي.
- تقوم UTXOs المساعدة بإرفاق مخرجات ما بعد الكم الصغيرة لحماية الإنفاق.
- تتيح معاملات “الحبوب السامة” للمستخدمين نشر مسارات الاسترداد مسبقًا.
- تظل المتغيرات على غرار Fawkescoin خاملة حتى يتم عرض كمبيوتر كمي حقيقي.
مجتمعة، ترسم هذه المقترحات مسارًا خطوة بخطوة نحو الأمان الكمي: إصلاحات سريعة ومنخفضة التأثير مثل P2TRH الآن، وترقيات أثقل مثل BIP-360 أو الضغط المستند إلى STARK مع تزايد المخاطر. ستحتاج جميعها إلى تنسيق واسع النطاق، ولا تزال العديد من تنسيقات عناوين ما بعد الكم وأنظمة التوقيع في مرحلة مبكرة من المناقشة.
وأشار ثالر إلى أن لامركزية بيتكوين – وهي أعظم نقاط قوتها – تجعل أيضًا الترقيات الرئيسية بطيئة وصعبة، نظرًا لأن أي مخطط توقيع جديد سيحتاج إلى اتفاق واسع النطاق بين القائمين بالتعدين والمطورين والمستخدمين.
“تبرز قضيتان رئيسيتان بالنسبة لبيتكوين. أولاً، تستغرق الترقيات وقتًا طويلاً، هذا إذا حدثت على الإطلاق. ثانيًا، هناك العملات المهجورة. أي ترحيل إلى التوقيعات ما بعد الكم يجب أن يكون نشطًا، وقد رحل أصحاب تلك المحافظ القديمة”، قال ثالر. “يجب على المجتمع أن يقرر ما سيحدث لها: إما الموافقة على إزالتها من التداول أو عدم القيام بأي شيء والسماح للمهاجمين المجهزين بالكمية بأخذها. سيكون هذا المسار الثاني رماديًا من الناحية القانونية، ومن المرجح أن أولئك الذين يستولون على العملات المعدنية لن يهتموا”.
لا يحتاج معظم حاملي البيتكوين إلى القيام بأي شيء على الفور. تقطع بعض العادات شوطًا طويلًا في تقليل المخاطر طويلة المدى، بما في ذلك تجنب إعادة استخدام العناوين بحيث يظل مفتاحك العام مخفيًا حتى تنفق، والالتزام بتنسيقات المحفظة الحديثة.
إن أجهزة الكمبيوتر الكمومية اليوم ليست قريبة من تحطيم عملة البيتكوين، وتختلف التوقعات بشأن متى ستحققها بشكل كبير. ويرى بعض الباحثين تهديدًا خلال السنوات الخمس المقبلة، بينما يدفعه آخرون إلى ثلاثينيات القرن الحالي، لكن الاستثمارات المستمرة قد تؤدي إلى تسريع الجدول الزمني.
