Developers Community

Зубодробительная смесь: квантовая физика, запутывание во времени и блокчейн. Если вы следите за темой распределенных реестров, то, наверняка, слышали про (пока) спекулятивные разговоры о том, что с приходом массовых квантовых вычислений классическая криптография, на которой в частности сидит блокчейн, падет.

Очевидно, что есть группы ученых, которые над этой проблемой уже работают. Исследования ведутся как минимум в двух направлениях: 1) поиск "пост-квантовой" криптографии — алгоритмов, устойчивых перед квантовыми вычислениями (см., например, ссылку в конце) и 2) поиск альтернативных "физических" решений, о чем пойдет речь в этой заметке.

В 2011 исследователи из австралийского Университета Квинсленда опубликовали работу по квантовому запутыванию во времени. В "традиционном" квантовом запутывании наблюдаются связанные частицы, разделенные в пронстранстве. Измерение одной из них, изменяет состояние второй, независимо от расстояния.

Джей Ослон и Тимоти Ральф показали, что теоретически частицы могут "запутываться" не только в пространственном измерении, но и во временном. В работе ученые описывают гипотетический эксперимент, в котором частица из настоящего оказывается связанной с частицей в будущем, которая может даже еще не существовать. Соответственно, между детектором в настоящем и детектором в будущем можно установить связь и использовать ее для передачи сообщений. Это своего рода "телепортация во времени". Фокус в том, что второе измерение в будущем возможно только в определенный момент времени и его невозможно "перехватить" в промежутке.

И вот теперь к квантовому блокчейну. Дел Райжан и Мэтт Виссер из новозеландского Университета Веллингтона предлагают использовать те самые запутанные во времени частицы для построения блокчейна. Так как все операции, записываемые в блоки, раскладываются по времени, то теоретически запись в блок можно заменить на изменение состояния квантовой частицы. Частица в свою очередь оказывается связана с некоторой частицей из будущего, которая используется для создания следующего блока. Незаметно изменить состояние таких частиц невозможно в силу физических ограничений. Более того, в силу запутывания во времени, частицы из прошлого не нужны, их можно разрушить, а вся нужная информация будет воссоздана в будущем.

Квантовый блокчейн:
— обзор: https://www.technologyreview.com/s/611022/if-quantum-computers-threaten-blockchains-quantum-blockchains-could-be-the-defense?
— публицация: https://arxiv.org/pdf/1804.05979.pdf

Пост-квантовая криптография:
— обзор: https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/cryptography-quantum-computing-intersect
— библиотека LatticeCrypto: https://www.microsoft.com/en-us/research/project/lattice-cryptography-library

Квантовое запутывание во времени:
— обзор: https://www.technologyreview.com/s/422428/new-type-of-entanglement-allows-teleportation-in-time-say-physicists
— публикация: https://arxiv.org/pdf/1101.2565.pdf

MIT Technology Review

If quantum computers threaten blockchains, quantum blockchains could be the defense

A blockchain is a mathematical structure that stores data securely over time. The idea has risen to fame on the back of the Bitcoin boom. Bitcoin relies on blockchains to securely store its related currency transactions. But the same technology can store…

24 views06:12