ทำไม Bitcoin ถึงไม่เผชิญกับภัยคุกคามควอนตัมในระยะใกล้นี้

นับตั้งแต่กำเนิดของ Bitcoin แคมเปญ FUD (ความกลัว ความไม่แน่นอน และความสงสัย) ต่างๆ ก็พยายามประกาศจุดจบของมันมาโดยตลอด แต่สกุลเงินดิจิทัลกลับกลายเป็นสินทรัพย์มูลค่าหลายล้านล้านดอลลาร์และเริ่มมีบทบาทในระบบการเงินโลก เมื่อเร็วๆ นี้ FUD เวอร์ชันใหม่กลับมาเกิดขึ้นอีก: แนวคิดที่ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เกี่ยวข้องกับการเข้ารหัส (CRQC) สามารถหาคีย์ส่วนตัวจากคีย์สาธารณะและเซ็นธุรกรรมเพื่อย้ายเหรียญของผู้อื่นได้ นี่เป็นอุปสรรคที่สมจริงต่อการขยายตัวของ Bitcoin หรือไม่? พูดง่ายๆ ก็คือ ไม่ ไม่มีหลักฐานว่า CRQC จะเกิดขึ้นภายในสิบปีข้างหน้า และไม่ชัดเจนว่าจะมีการสร้างขึ้นมาได้หรือไม่ ความกังวลเกี่ยวกับควอนตัมยังคงเป็นเพียง FUD

สถานะของเทคโนโลยีล่าสุด

ณ ขณะนี้ ยังไม่มีเครื่องควอนตัมเครื่องใดที่ทำการคำนวณเกินความสามารถของเด็กอายุหกขวบที่ฉลาดเป็นพิเศษ — ซึ่งได้รับการยืนยันจากการทดลองแล้ว คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นผลงานวิศวกรรมที่น่าประทับใจที่แสดงศักยภาพที่เกือบจะเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ของเทคโนโลยีในปัจจุบัน พวกมันอาศัยเทคนิคต่างๆ เช่น แหนบเชิงแสง (optical tweezers), การทำให้เย็นด้วยเลเซอร์ (laser cooling), คิวบิตฟลักซ์ตัวนำยวดยิ่ง (superconducting flux qubits), กับดักแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic traps), ตู้เย็นเจือจาง (dilution refrigerators) และอื่นๆ ภายในเครื่อง คิวบิตแต่ละตัวจะถูกบังคับให้อยู่ในสถานะย่อยของอะตอมเฉพาะ (ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยี) ถูกพันกันเป็นซูเปอร์โพซิชัน ถูกจัดการเพื่อทำการคำนวณ จากนั้นคุณสมบัติย่อยของอะตอมจะถูกอ่านและตีความ ข้อเท็จจริงที่น่าทึ่งคืออุปกรณ์เหล่านี้มีอยู่จริงและสามารถควบคุมให้ผลิตการคำนวณที่มีประโยชน์กับอินพุตจำนวนน้อยได้ ข้อเท็จจริงที่ทำให้สติกลับมาคือ สำหรับเทคโนโลยีหนึ่งๆ การดำเนินการคำนวณที่เด็กเล็กสามารถทำได้ต้องใช้ไฟฟ้าเพียงพอที่จะทำให้โรงเรียนมัธยมในเท็กซัสเย็นลง ใช้เวลาหลายชั่วโมงในการเตรียมการ และอีกหลายชั่วโมงในการประมวลผลภายหลัง

การอ่านอนาคต

คุณอาจคิดว่า 'แต่มีเงินจำนวนมากไหลเข้าสู่ควอนตัมคอมพิวติ้ง' การลงทุนในสาขาหนึ่งนั้นสัมพันธ์กับความเร็วที่เทคโนโลยีในโลกจริงก้าวหน้าหรือไม่? จริงๆ แล้วไม่เลย อาจกล่าวได้ว่าก่อนที่เทคโนโลยีพื้นฐานที่ถูกต้องจะมีอยู่และการที่ผลิตภัณฑ์เหมาะสมกับตลาดได้รับการพิสูจน์แล้ว การทุ่มเงินเข้าไปในพื้นที่นั้นมีความสัมพันธ์แบบผกผันกับโอกาสในการพัฒนาเทคโนโลยีที่ใช้งานได้ สิ่งนี้เห็นได้ชัดจากการเปรียบเทียบโปรแกรมกระสวยอวกาศของ NASA กับ Falcon 9 ของ SpaceX SpaceX นำวิทยาศาสตร์ที่รู้กันส่วนใหญ่มาทำให้เป็นระบบที่ใช้งานได้จริงเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดที่ชัดเจนสำหรับการเข้าถึงอวกาศที่เชื่อถือได้และถูกกว่า โดยใช้เงินต่ำกว่า 5 พันล้านดอลลาร์เพื่อให้เที่ยวบินที่มีลูกเรือครั้งแรกสำเร็จ กระสวยอวกาศมีค่าใช้จ่ายประมาณ 50 พันล้านดอลลาร์สำหรับการปล่อยที่มีลูกเรือครั้งแรก Falcon 9 ไม่เพียงแต่มีต้นทุนการพัฒนาที่ถูกกว่าหนึ่งลำดับความสำคัญเท่านั้น แต่ยังมีประวัติความปลอดภัยของลูกเรือที่สมบูรณ์แบบจนถึงขณะนี้ มีหลายปัจจัยที่อธิบายความแตกต่างนี้ แต่มันแสดงให้เห็นว่าไม่มีเงินจำนวนเท่าใดที่สามารถทำให้เทคโนโลยีที่ยังไม่พร้อมใช้งานกลายเป็นสิ่งที่ใช้งานได้จริง เมื่อนำไปใช้กับควอนตัมคอมพิวติ้ง: มีการทุ่มเงินจำนวนมากให้กับปัญหา ทำให้สามารถสาธิตเทคโนโลยีที่มีราคาแพงได้ แต่นั่นไม่ได้บอกอะไรเรา เลย ว่าเงินเพิ่มเติมจะส่งมอบสิ่งศักดิ์สิทธิ์อย่างคิวบิตที่เสถียรและมีข้อผิดพลาดต่ำ (เช่นความน่าเชื่อถือของ Falcon 9) ได้หรือไม่ การทำงานต่อเนื่องกับกระสวยอวกาศจะ ไม่เคย ทำให้เกิดต้นทุนต่ำและความน่าเชื่อถือสูงของ Falcon 9 และเป็นไปได้อย่างยิ่งว่าการทำงานต่อเนื่องไม่ว่าจะในราคาเท่าใดก็ตาม จะ ไม่เคยทำให้เทคโนโลยีควอนตัมในปัจจุบันใดๆ เชื่อถือได้พอที่จะถอดรหัสคีย์คู่เดียว

คุณอาจคิดว่า 'แต่ความก้าวหน้าล่าสุดทั้งหมดล่ะ?' มีสองสิ่งที่ควรทราบเกี่ยวกับความก้าวหน้าที่เผยแพร่เมื่อเร็วๆ นี้ ประการแรก หลายอย่างเป็นเพียงความก้าวหน้าทางคณิตศาสตร์บริสุทธิ์ ยกตัวอย่างเอกสารล่าสุดของ Google ที่มีความสำคัญมากจนผู้เขียนได้ลบทฤษฎีวงจรควอนตัมออกเพราะกลัวว่ามันจะทำลายระบบการเข้ารหัสที่สำคัญ ซึ่งอาจดูเหมือนความก้าวหน้าอย่างมากสู่ CRQC แต่ในความเป็นจริงมันไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรเลย เว้นแต่หรือจนกว่าฮาร์ดแวร์ควอนตัมจะถึงช่วงเวลา Falcon 9 ของมัน จะไม่มีอุปกรณ์ใดที่มีความเสถียรและขนาดเพียงพอที่จะรันวงจรที่ถูกลบนั้น มันเป็นเพียงการแสดงละครเพื่อซ่อนวงจรที่ออกแบบมาสำหรับเครื่องจักรที่อาจไม่เคยมีอยู่จริง ประการที่สอง ในด้านฮาร์ดแวร์ มีผลลัพธ์ใหม่และความก้าวหน้าทีละเล็กทีละน้อยมากมายที่เผยแพร่ในแต่ละปี แต่มีกี่ผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีควอนตัมตัวเลือกเดียวกันนี้? มีกี่ผลลัพธ์ที่เป็นเพียงการเริ่มต้นใหม่หลังจากผลลัพธ์ก่อนหน้านำไปสู่ทางตัน? ความจริงก็คือความก้าวหน้าเหล่านี้ไม่ได้แสดงถึงเส้นทางเชิงเส้นสู่ความสำเร็จในที่สุด พวกมันเป็นการสำรวจในแนวกว้างของพื้นที่ความเป็นไปได้ที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งนักวิจัยควอนตัม หวังว่าจะพบเส้นทางที่พวกเขาสามารถเดินตามได้แม้เพียงระยะสั้นๆ โดยไม่เจอทางตันอีก

เมื่อมองไปยังอนาคตที่แท้จริงของควอนตัมคอมพิวติ้ง มันค่อนข้างไม่ชัดเจน อย่างดีที่สุด มีการพัฒนา ที่มีแนวโน้ม โดยเฉพาะในอุปกรณ์อะตอมเป็นกลางในความเห็นของฉัน แต่มันยังเร็วเกินไปที่จะรู้ว่าเส้นทางสู่ CRQC มีอยู่ตามสาขาใดในปัจจุบันหรือว่าการเริ่มต้นใหม่เพิ่มเติมรออยู่ข้างหน้า หากในที่สุดเราเห็นการทำซ้ำหลายครั้งของเทคโนโลยีตัวเลือกเดียวกันที่สร้างเครื่องจักรที่มีความสามารถมากขึ้นเรื่อยๆ และสร้างผลลัพธ์ที่มีความหมายที่เด็กฉลาดไม่สามารถคำนวณได้ เราก็สามารถกลับมาทบทวนการสนทนาอีกครั้งด้วยหลักฐานใหม่

ในทางทฤษฎี

มีคำอธิบายที่เป็นไปได้สองประการว่าทำไมการวิจัยควอนตัมจึงล้มเหลวซ้ำแล้วซ้ำเล่าในการผลิต CRQC เป็นเวลาหลายทศวรรษ หนึ่งคือมันเป็นปัญหาที่ยากมากและเรายังคงใช้วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมเพื่อแก้ไข และในที่สุดความเฉลียวฉลาดของมนุษย์จะประสบความสำเร็จ เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับอินเทอร์เน็ต สมาร์ทโฟน โซเชียลมีเดีย และ Bitcoin (ผู้อ่านเป็นผู้ตัดสินว่าสิ่งใดเป็นประโยชน์) ในทางกลับกัน อาจเป็นไปได้ว่าการสร้าง CRQC เป็นไปไม่ได้หรือจะอยู่นอกเหนือความสามารถของเราเสมอไป ลองคิดดูว่า CRQC ต้องการอะไร: เครื่องจะต้องแสดงภายในซูเปอร์โพซิชันของมันถึงขอบเขตของความเป็นไปได้ที่ใหญ่พอๆ กับความซับซ้อนของปัญหาการเข้ารหัสที่กำลังแก้ไข นั่นคือ ในการทำลายความปลอดภัย 128 บิตของลอการิทึมไม่ต่อเนื่องของเส้นโค้งวงรีบนเส้นโค้ง secp256k1 ของ Bitcoin ซูเปอร์โพซิชันควอนตัมจะต้องแสดงค่าที่เป็นไปได้ทั้งหมดของตัวเลข 128 บิต ในการคำนวณแบบคลาสสิก การแสดงค่าทั้งหมดเหล่านั้นจะต้องใช้พื้นที่จัดเก็บมากกว่า (หลายลำดับความสำคัญ) กว่าพื้นที่จัดเก็บทั้งหมดที่มนุษย์เคยสร้างขึ้น หากซูเปอร์โพซิชันควอนตัมมีความละเอียดใดๆ เลย — ถ้ามันไม่ต่อเนื่องอย่างสมบูรณ์ในทุกค่าที่เป็นไปได้ — คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะไม่มีวันเกี่ยวข้องกับการเข้ารหัส หากพลังงานที่จำเป็นในการรักษาซูเปอร์โพซิชันแปรผันตามความซับซ้อนของฟิลด์ที่แสดง คอมพิวเตอร์ควอนตัมก็จะไม่มีวันเกี่ยวข้องกับการเข้ารหัส ความเข้าใจในปัจจุบันของฟิสิกส์ควอนตัมไม่ได้แยกสถานการณ์ใดๆ เหล่านี้ออกไป

บทสรุป: Bitcoin ไม่สามารถหยุดนิ่งได้

แม้จะมีทั้งหมดข้างต้น การพัฒนา Bitcoin ต้องดำเนินต่อไปด้วยอัลกอริทึมการเข้ารหัสใหม่ การโจมตีด้วยควอนตัมต่อการเข้ารหัสของ Bitcoin ยังไม่ใกล้เข้ามา แต่อาจเป็นไปได้อย่างยิ่งว่าข้อบกพร่องอื่นอาจถูกค้นพบผ่านเส้นทางอื่น เส้นโค้งวงรีบางเส้นพบว่ามีจุดอ่อนแล้ว และ secp256k1 ก็อาจเป็นไปตามนั้น Bitcoin รอดมาได้นานขนาดนี้เพราะการโจมตีระบบทำให้มันแข็งแกร่งขึ้น และนั่นจะดำเนินต่อไปเมื่อการโจมตี FUD ควอนตัมสิ้นสุดลง การพัฒนาลายเซ็นแบบหลังควอนตัมอย่าง P2MR หรือ P2TRv2, SHRINCS, SPHINCS, IBC, ML-DSA และอื่นๆ จะช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของ Bitcoin ต่อการโจมตีในอนาคต แม้ว่าจะไม่มีการสร้าง CRQC จริงเลยก็ตาม