ما هو الحوسبة الكمومية؟ وكيف يختلف الكمبيوتر الكمومي عن الكمبيوتر العادي؟ وما علاقة كل هذا بالبيتكوين؟
كثير من المستخدمين الجدد للبيتكوين يصطدمون بهذه الأسئلة، ويواجهون قضايا مهمة تتعلق بمدى تأثر البيتكوين بما يمكن اعتباره تهديدًا وجوديًا إذا تم تطوير كمبيوتر كمومي قوي فعليًا.
القدرة على امتلاك البيتكوين تعتمد على فكرة أساسية: لا أحد غير صاحب المفتاح الخاص يمكنه التوقيع لإرسال العملات المرتبطة بذلك المفتاح، من دون تسريب نسخة من المفتاح. الحوسبة الكمومية تضع هذه الفكرة موضع شك.
الكمبيوتر الكمومي ليس مجرد “كمبيوتر أسرع”. إنه يعمل بطريقة مختلفة جذريًا عن الكمبيوتر العادي، ولهذا يكون أكثر كفاءة في أنواع محددة جدًا من العمليات الحسابية. لن نشرح كل التفاصيل المعقدة هنا، لكننا سنوضح الفكرة الأساسية التي تجعله مختلفًا.
لننظر إلى كيفية تعامل النوعين مع المفاتيح التشفيرية الكبيرة.
الكمبيوتر العادي
كل شيء في الكمبيوتر العادي يُخزَّن كسلسلة من الأرقام 1 و0. كل بت (1 أو 0) يكون إما 1 أو 0 بشكل واضح، بلا غموض. وعند تخزين البيانات أو تعديلها، يتم ذلك بتًا بتًا، وخطوة بخطوة.
هكذا يعمل الكمبيوتر العادي: يعدّل البيانات خطوة بعد خطوة، ولا يمكنه تخطي الخطوات أو أخذ اختصارات في طريقة التنفيذ نفسه. عليه أن يمشي في العملية الحسابية خطوة بخطوة.
عند إنشاء مفتاح خاص بواسطة كمبيوتر عادي، يحصل الجهاز على قيمة عشوائية ويخزنها في الذاكرة كأرقام 1 و0. ثم يضرب هذه القيمة في نقطة مولّد المنحنى الإهليلجي للحصول على المفتاح العام. ويتم ذلك عبر خوارزمية، هي في أبسط صورها تعليمات عن البتات التي يجب أخذها، وكيفية تعديلها، وأي الدوائر يجب أن تمر عبرها، ثم إعادة القيمة الجديدة إلى الذاكرة.
هناك خطوات أخرى للوصول إلى عنوان صالح، لكننا لا نحتاج للدخول فيها هنا. فهي تشبه الخطوة السابقة: تعليمات خطوة بخطوة لتعديل 1 و0 في الذاكرة.
فماذا لو أراد شخص استخدام كمبيوتر عادي لتخمين المفتاح الخاص لشخص آخر؟
هناك 2^256 مفتاحًا خاصًا محتملًا. هذا رقم هائل جدًا، أكبر من أن نتخيله بسهولة.
سيكون على الكمبيوتر العادي أن يجرّب كل مفتاح محتمل، واحدًا بعد الآخر، أو بعدد محدود في نفس الوقت، مع اتباع نفس خطوات إنشاء المفاتيح. وكلما زادت المفاتيح التي تريد فحصها بالتوازي، زادت قوة الحوسبة المطلوبة، ولا توجد طريقة مختصرة لتجاوز هذه التكلفة.
إذا استخدمت قوة حوسبة أقل، سيستغرق الأمر وقتًا أطول. وإذا أردت وقتًا أقل، ستحتاج إلى قوة حوسبة أكبر.
هذه مهمة مستحيلة على الكمبيوتر العادي. فالتكلفة الحسابية أكبر من قدرة كل أجهزة الكمبيوتر على الأرض، والوقت المطلوب طويل جدًا لدرجة أن النجوم ستنتهي قبل فحص كل الاحتمالات.
لتحقيق هذا الهدف، تحتاج إلى خيار آخر غير الفحص واحدًا واحدًا أو بالتوازي. وهنا يأتي دور الحوسبة الكمومية.
الكمبيوتر الكمومي
الكمبيوتر الكمومي لا يعمل بحالات منفصلة تمامًا مثل 1 أو 0 فقط. أبسط وحدة معلومات فيه هي “كيوبت” (Qubit)، وهي النسخة الكمومية من البت. وخلافًا للبت، يكون الكيوبت في حالة “تراكب” حيث يكون 1 و0 في الوقت نفسه. ولا يستقر في إحدى الحالتين إلا عند قياسه أو ملاحظته.
هذا أحد العناصر الأساسية التي تجعل الكمبيوتر الكمومي يحسب بطريقة مختلفة. العنصر الآخر هو “التشابك” (Entanglement). فالكيوبتات لا تُخزَّن منفصلة تمامًا، بل الذرات التي تمثلها تكون متشابكة. وهذا يعني أنه عند قياس الذرات المتشابكة وانهيارها إلى حالة واحدة، فإنها تنهار إلى الحالة نفسها، مهما كان بعدها كبيرًا.
هنا يصبح الأمر غريبًا بعض الشيء، لكن الفكرة المهمة واضحة: الخوارزمية في الكمبيوتر العادي هي تعليمات تأخذ مجموعة بتات محددة وتعدّلها خطوة بخطوة حتى تصل إلى النتيجة. أما الكيوبتات فلا تخزّن حالات محددة قبل القياس، بل تخزّن احتمالات.
عندما تكون لديك مجموعة كيوبتات متشابكة، فإن كل نتيجة محتملة لها احتمال معين للظهور عند القياس. والخوارزميات الكمومية ليست تعليمات لتعديل حالات محددة خطوة بخطوة، بل تعليمات للعمل على الكيوبتات المتشابكة بطريقة تغيّر احتمالات النتائج.
يُستخدم “التداخل البنّاء” لزيادة احتمال النتيجة الصحيحة، و”التداخل المدمّر” لتقليل احتمال النتائج الخاطئة. وهذا مختلف عن الضوضاء أو التداخل الذي يجعل بناء الكمبيوترات الكمومية الفعلية صعبًا.
لذلك، بينما يحتاج الكمبيوتر العادي إلى فحص كل مفتاح خاص واحدًا واحدًا للعثور على المفتاح المطابق لمفتاح عام معين، يمكن للكمبيوتر الكمومي أن يعمل بضع مرات باستخدام الخوارزمية المناسبة ويصل إلى الإجابة الصحيحة. وهو لا يفعل ذلك بفحص كل الاحتمالات مرة واحدة، بل بتعديل احتمالات النتيجة التي سينهار إليها التراكب.
لهذا يمكن للكمبيوتر الكمومي أن يكسر الافتراضات التي تقوم عليها تشفيرة المنحنى الإهليلجي، بينما لا يستطيع الكمبيوتر العادي فعل ذلك. ولهذا أيضًا تكون الكمبيوترات الكمومية مفيدة فقط في أنواع معينة من العمليات التي تحتوي على عدد ضخم من الإجابات المحتملة.
لا داعي للذعر
هذا الاختلاف الجوهري بين الحوسبة العادية والكمومية يعني أنه إذا تم إنتاج كمبيوتر كمومي قوي وعامل بشكل صحيح، فإن الافتراض الأساسي الذي يحمي بيتكوين كل مستخدم سيكون مكسورًا. وكل تلك الأموال ستصبح غير آمنة.
نعم، هذه مخاطرة جدية إذا تم تصنيع such جهاز فعليًا ونجح في العمل. لكننا لسنا غير مستعدين تمامًا. نحن نفهم المشكلة، ونفهم حجم التعرض، وهناك عدد جيد من الحلول المحتملة لجوانب كثيرة من المشكلة بدأ يتشكل.
خذ نفسًا واهدأ. خلال بقية هذا العدد سنشرح لك المشكلة كاملة.
الأسئلة الشائعة
ما هو الكمبيوتر الكمومي ببساطة؟
هو جهاز يستخدم قواعد الفيزياء الكمومية لمعالجة المعلومات بطريقة مختلفة عن الكمبيوتر العادي. بدلًا من بتات تكون 1 أو 0 فقط، يستخدم كيوبتات يمكن أن تكون في حالات متعددة واحتمالات، مما يجعله قويًا في بعض المهام المعقدة.
لماذا يشكل الكمبيوتر الكمومي خطرًا على البيتكوين؟
لأنه قد يكسر التشفير الذي يحمي المفاتيح الخاصة. إذا استطاع شخص الوصول إلى المفتاح الخاص، يمكنه التحكم في البيتكوين المرتبط به. هذا لا يعني أن البيتكوين سينتهي غدًا، لكنه خطر يجب Understandingه والاستعداد له.
هل يجب أن أبيع البيتكوين بسبب الحوسبة الكمومية؟
لا، ليس بالضرورة. الخطر حقيقي لكنه ليس وشيكًا حتى الآن، والمجتمع التقني يعمل على حلول. الأهم هو متابعة التطورات وفهم المخاطر بدلًا من التصرف بسرعة بسبب الخوف.
