Google’ın Willow kuantum çipi, Bitcoin güvenliğine karşı – Tehlikede olan ne?

Kuantum hesaplama ve klasik hesaplama

Kuantum ve klasik hesaplama arasındaki temel fark, bilginin nasıl işlendiğiyle ilgilidir.

Farklılıkları biraz daha ayrıntılı olarak anlayalım:

• Klasik hesaplama: Hesaplamaları sırayla gerçekleştirmek için ikili bitleri (0’lar ve 1’ler) kullanarak çalışır. En hızlı klasik süper bilgisayarlar bile sorunları doğrusal ilerleme yoluyla çözer.
• Kuantum hesaplama: Süperpozisyon durumunda (aynı anda hem 0 hem de 1) var olabilen kübitleri kullanır. Kübitler birbirine karıştığında birbirlerini anında etkileyerek sistemin birden fazla hesaplamayı paralel olarak işlemesini sağlar.

Bu paralellik, kuantum bilgisayarların, klasik sistemlerin doğrusal kısıtlamaları nedeniyle yetersiz kaldığı optimizasyon sorunları, moleküler simülasyonlar ve kriptografik testler gibi özel görevlerde başarılı olmasına olanak tanır.

Willow’un hesaplama gücünün gerçek dünyadan örnekleri:

• İlaç keşfi ve malzeme bilimi: Willow’un kuantum durumlarını simüle etme yeteneği, araştırmacıların karmaşık moleküler etkileşimleri incelemesine olanak tanır. Örneğin, hesaplama açısından yoğun bir görev olan protein katlanmasını simüle etmek, kuantum sistemleriyle daha verimli bir şekilde gerçekleştirilebilir.
• İklim modelleme: Willow, doğrusal olmayan denklemleri kuantum hızlarında çözerek karmaşık çevresel sistemleri modelleyebilir ve iklim değişikliğini hafifletme stratejilerine ilişkin öngörüler sunabilir.
• Optimizasyon sorunları: Willow’un yetenekleri, tedarik zinciri optimizasyonu ve finansal modelleme gibi lojistik zorlukları çözmeye kadar uzanır ve klasik yöntemlere kıyasla çözüme ulaşma süresini önemli ölçüde azaltır.

Revealing Willow, kuantum hesaplamada kaydedilen ilerlemelerin bir kanıtıdır ve dahası, daha önce imkansız olduğu düşünülen zorlukların üstesinden gelme kapasitesini vurgulamaktadır.

Kuantum bilgisayarları teorik olarak kriptografik algoritmaları nasıl kırabilir?

Shor ve Grover algoritmaları gibi tekniklerle donatılmış kuantum bilgisayarlar, karmaşık sorunları üstel bir hızda çözerek geleneksel şifreleme yöntemlerini potansiyel olarak parçalayabilir.

‘Willow’ gibi güçlü kuantum bilgisayarların ortaya çıkışı, bunların kriptografik güvenlik üzerindeki olası etkileri konusundaki tartışmaları ateşledi; ‘Willow çipi’ özellikle Bitcoin ve diğer blockchain sistemleri gibi dijital para birimleri üzerindeki etkisine ilişkin soruları gündeme getirdi. Bu sistemler öncelikle geleneksel tehditlere direnmek için tasarlanmış şifreleme algoritmalarına dayanır. Ancak kuantum bilişimin yükselişi, kriptografik güvenlik açısından potansiyel sonuçlarıyla ilgili endişelere yol açtı.

Bitcoin güvenliğinde genel ve özel anahtarların önemi

Bitcoin’in güvenliği Eliptik Eğri Kriptografisi (ECC), özellikle de Eliptik Eğri Dijital İmza Algoritması (ECDSA) üzerine kuruludur ve bu da kuantum çip ve Bitcoin güvenliği bağlamında endişeleri artırmaktadır. Genel ve özel anahtarlar arasındaki ilişki çok önemlidir:

• Genel anahtar: Bitcoin’in (BTC) alınacağı adres olarak açıkça paylaşılır.
• Özel anahtar: Gizli tutulur ve işlemleri imzalamak, sahipliği kanıtlamak ve fon hareketlerine yetki vermek için kullanılır.

ECDSA’nın arkasındaki güvenlik öncülü, klasik bilgisayarların hesaplama açısından çözmesi mümkün olmayan eliptik eğri ayrık logaritma probleminde (ECDLP) yatmaktadır. Bir kullanıcının özel anahtarına erişim olmadan, geçerli bir imzanın taklit edilmesi veya fonlara erişim neredeyse imkansız hale gelir.

Kuantum algoritmaları kriptografiyi nasıl tehdit ediyor?

Kuantum bilgisayarlar ise mevcut güvenlik yapılarımıza tehdit oluşturabilir. İki önemli kuantum algoritması bu tehlikelerin altını çiziyor.

• Shor’un algoritması: Tamsayı çarpanlara ayırma gibi sorunları hızlı bir şekilde çözerek, özel anahtarların genel anahtarlardan türetilmesine olanak tanıyarak ECC gibi şifreleme sistemlerini kırabilir.
• Grover algoritması: Kaba kuvvet karma işlevleri için ikinci dereceden bir hızlanma sağlar. Bitcoin durumunda bu, SHA-256’nın (iş kanıtı konsensüsünde kullanılan) etkin gücünü 256 bitten 128 bit’e düşürecektir. Bu, günümüz standartlarına göre güvenli kalsa da, daha zayıf hash işlevlerine sahip diğer sistemlerdeki potansiyel güvenlik açıklarının altını çiziyor. 

Bitcoin’i kırmak için kuantum gücü gerekiyor

Dijital para birimleri alanını araştıran bir araştırmacı olarak, saygın Ledger Journal’da yayınlanan çalışmaların önerdiği gibi, Bitcoin’in sağlam kriptografik bariyerlerini aşmanın, Willow gibi kuantum bilgisayarların mevcut erişiminin çok ötesinde olduğunu ifade etmeliyim.

• Gerekli mantıksal kübitler: Shor’un algoritmasını etkili bir şekilde çalıştırmak için en az 1.500-3.000 hataya dayanıklı mantıksal kübit gerekli olacaktır.
• Fiziksel kübitler gerekli: Mevcut hata oranları göz önüne alındığında, bu, on milyonlarca fiziksel kübit anlamına gelir ve hata düzeltmeyi de hesaba katar.

As Alan Watts highlights, today’s systems are still in the “noisy intermediate-scale quantum” (NISQ) phase — a term introduced by American theoretical physicist John Preskill — where errors and instability restrict their practical applications.

Bitcoin’in mevcut savunma mekanizmaları

Bitcoin’in güvenliği, geleneksel yöntemlerle kırılması zor olan karmaşık şifreleme tekniklerine dayanır ve tüm işlemler için güçlü korumalar ve blockchain sisteminin bütünlüğü sağlar.

Bitcoin’in benzersiz kriptografik yapısını incelediğimizde onun en güvenli merkezi olmayan sistemler arasında yer aldığını görüyoruz. Güvenliği, geleneksel bilgi işlem gücü kullanılarak neredeyse kırılamayan karmaşık algoritmalara dayanmaktadır. Koruyucu önlemleri incelerken, Google’ın Willow kuantum çipinin potansiyel olarak bu güvenlik önlemlerini atlayıp atlayamayacağını düşünelim.

ECDSA ve SHA-256: Bitcoin güvenliğinin özü

Daha önce de belirtildiği gibi, Bitcoin’in işlem süreci, dijital imzaların oluşturulması ve onaylanması için Eliptik Eğri Dijital İmza Algoritmasına (ECDSA) dayanır. Dahası, Bitcoin’in çalışma kanıtı fikir birliği mekanizması, blok zincirini korumak için bir tür kriptografik karma işlevi olan SHA-256’yı kullanır.

• Madenciler, blok zincirine yeni bloklar eklemek için SHA-256’yı içeren bir hesaplama bulmacasını çözerler.
• Karma işlevi geri döndürülemez olacak şekilde tasarlanmıştır; bu, karma çıktısından girdi verilerine tersine mühendislik yapılmasının hesaplama açısından mümkün olmadığı anlamına gelir.

Willow, Bitcoin için bir tehdit oluşturuyor mu?

Her ne kadar Google’ın 105 kübitlik ve kuantum hesaplamada dikkate değer bir ilerlemeye sahip Willow kuantum çipi, şu anda Bitcoin’in kriptografik temelleri için acil bir tehlike oluşturmasa da, Bitcoin’in ECDSA veya SHA-256 şifrelemesini kırmanın önemli miktarda bir işlem gerektireceğini unutmamak gerekir. Hataya dayanıklı mantıksal kübit sayısı (1.500 ila 3.000 arasında), bu da Willow’un şu anda başarabileceğinin çok ötesinde. Daha önce tartışıldığı gibi mevcut kuantum sistemleri, Bitcoin’in güçlü savunmasına ciddi bir meydan okuma oluşturmak için gereken ölçeklenebilirlikten yoksundur.

ECDSA ve SHA-256’yı içeren çoklu kriptografi katmanları, Bitcoin’i modern kuantum teknolojisine karşı oldukça dirençli kılmaktadır. Bu aşamada (NISQ), Willow’un hataları ve istikrarsızlığı pratik kullanımlarını sınırlayarak, Bitcoin’in kriptografik korumasının mevcut güvenliğini koruyan geçici bir boşluk yaratır.

Kripto topluluğunun ve kriptografların Willow ve Bitcoin güvenliğine yanıtı

Kuantum hesaplamanın yaratabileceği potansiyel tehlikeyi kabul eden kripto para sektörü, çalışmalar başlatarak ve kuantum açısından güvenli kriptografik yöntemler oluşturarak harekete geçiyor.

Kuantum sonrası kriptografide devam eden çabalar

Amerika Birleşik Devletleri’nin Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), kuantum sonrası şifreleme yöntemleri (PQC) için tek tip standartların geliştirilmesine öncülük ediyor. Bu teknikler hem geleneksel hem de kuantum tabanlı saldırılara dayanacak şekilde tasarlandı. Şu anda potansiyel nihai seçimler şunlardır:

• Kafes tabanlı şifreleme: CRYSTALS-Dilithium ve Kyber gibi algoritmalar, kuantum saldırılarına karşı güvende kalan kafes yapılarına dayanır.
• Karma tabanlı imzalar: Bunlar, Shor’un veya Grover’ınki gibi kuantum algoritmalarına daha dirençli olan kriptografik karmaları kullanır.

Oluşturulduktan sonra bu standartlar Bitcoin‘e ve diğer çeşitli blockchain ağlarına dahil edilerek uzun vadeli güvenlik dayanıklılığı artırılabilir.

Vitalik Buterin’in Ethereum güvenliğine yönelik önerileri

Ethereum’un arkasındaki önemli isimlerden Vitalik Buterin, potansiyel kuantum hesaplama tehditlerine karşı hazır olmanın önemini sık sık tartıştı. Başlıca önerilerinden bazıları şunlardır:

• Lampport imzaları: Uygulanması kolay ancak daha büyük depolama alanı gerektiren kuantum dirençli tek seferlik imza şemaları.
• Geçiş esnekliği: Ethereum’un modüler yapısı, yeni şifreleme standartlarını Bitcoin’den daha hızlı benimsemesine olanak tanır. Örneğin Ethereum, konsensüs mekanizmalarına yapılan güncellemeler yoluyla kuantum sonrası algoritmaları entegre edebilir.

Buterin’in proaktif yaklaşımı diğer blockchain projeleri için bir plan sağlıyor.

Daha geniş endüstri araştırması

Kriptografi ve araştırma alanında önde gelen uzmanlar, kuantum açısından güvenli teknoloji çözümleri oluşturmada kilit rol oynuyor.

• Adam Back: Blockchain kriptografisinde öncü olan Back, PQC’yi (Kuantum Sonrası Şifreleme) Bitcoin’in protokolüne merkezi olmayan doğasından ödün vermeden entegre etmenin önemini vurguladı.
• Bill Buchanan: Kafes tabanlı kriptografi ve güvenli sistemler konusundaki çalışmaları, kuantum saldırılarına karşı dayanıklı çözümler sunuyor.

Çeşitli blockchain girişimleri, geleneksel şifreleme yöntemlerini kuantum güvenli algoritmalarla harmanlayan hibrit sistemleri araştırıyor. Bu, kuantum bilgisayarları pratik olarak kullanışlı olmaya başladığında, zahmetsiz bir geçişi kolaylaştırmak için yapılır.

Tehlikede olan şey: kuantum atılımlarının potansiyel sonuçları

Kuantum bilişimdeki atılımlar, blok zincirlerin güvenliğine yönelik bir tehdit oluşturabilir ve potansiyel olarak dijital cüzdanların ihlal edilmesine ve istikrarsız piyasalara yol açabilir. Olumlu tarafı, bu aynı zamanda sağlam kriptografik savunmaların geliştirilmesindeki ilerlemeyi de hızlandırabilir.

Kuantum hesaplamanın büyümesini keşfetmek, Bitcoin ve tüm kripto para birimi sektörü için potansiyel tehditler ve faydalarla da karşı karşıya olduğumuz anlamına geliyor. Karar alma sürecimiz açısından çok önemli olduğundan, ilgili tüm tarafların bu sonuçları kavraması önemlidir.

Potansiyel riskler

Güvenliği ihlal edilmiş cüzdanlar:

• Tamamen ölçeklenebilir, hataya dayanıklı bir kuantum bilgisayar, özel anahtarları genel anahtarlardan türetebilir ve cüzdanlara yetkisiz erişime olanak sağlayabilir.
• Böyle bir durumda fonlar çalınabilir ve Bitcoin’in güvenliğine olan güven sarsılabilir.

Ağ istikrarsızlığı:

• Kuantum güvenlik açıklarından duyulan korku, piyasada paniğe yol açarak Bitcoin’in fiyatını ve benimsenmesini etkileyebilir.
• Tarihsel olarak algılanan teknik riskler (ör. çatallar veya protokol hataları) bile Bitcoin fiyatında önemli dalgalanmalara neden olabilir.

Gecikmiş fikir birliği:

• Kuantum saldırıları Bitcoin’in PoW mekanizmasını bozarsa, işlem doğrulamanın yavaşlamasına veya ağ bölünmelerine yol açabilir.

Olumlu gelişmeler

Her ne kadar önemli riskler mevcut olsa da, kripto para birimi sektöründeki şifreleme teknolojilerindeki dinamik çabalar ve ilerlemeler iyimser bir bakış açısı sunuyor.

• Zaman çizelgeleri kriptoyu tercih ediyor: Uzmanlar, kriptografik açıdan anlamlı kuantum bilgisayarların en az 10-20 yıl uzakta olduğu konusunda hemfikir; bu da kripto topluluğuna kuantum dirençli standartlara geçiş için yeterli zaman tanıyor.
• Şifrelemedeki ilerlemeler: Kuantum sonrası algoritmalar statik değildir, hızla gelişmektedir. Araştırmacılar, kriptografik yeniliklerin hızının kuantum ilerlemelerini geride bırakacağından eminler.
• Güçlendirilmiş güvenlik duruşu: PQC’nin blockchain sistemlerine entegre edilmesi, onları hem kuantum hem de klasik tehditlere karşı daha güvenli hale getirebilir, Bitcoin güvenliği kuantum tehditlerini ele alabilir ve merkezi olmayan finansa olan güveni güçlendirebilir.

Piyasa istikrarı ve fırsatlar

• Geçiş planlaması: Kuantum geçiş stratejilerini şeffaf bir şekilde özetleyen projeler yatırımcıların güvenini daha fazla çekebilir.
• İnovasyon katalizörü: Kuantum buluşları, kuantum çipinin blockchain üzerindeki etkisini ele alan, kuantum sonrası ortamlar için optimize edilmiş kuantum güvenli cüzdanlar ve merkezi olmayan sistemler gibi blockchain yeniliklerini teşvik edebilir.

Sonuç olarak, pratik kuantum bilgisayarları hâlâ birkaç yıllık kullanım ömrüne sahip olduğundan, kripto sektörünün uyum sağlaması için biraz zamanı var ve bu da daha sağlam ve güvenli bir merkezi olmayan geleceğe yol açıyor.