Блокчейн-технологии уже долгое время применяются в сфере цифрового мира, на их основе создаются децентрализованные финансовые средства (DeFi), умные контракты, а также они используются для регулирования операций с криптовалютой. Их развитие началось еще в 2009 году, когда появилась первая криптовалюта Биткоин – она предоставила отличную возможность для правильного распределения реестра с сохранением прозрачности и надежности транзакций. Последующее развитие и улучшение позволило подобрать оптимальные механизмы для повышения масштабируемости и энергоэффективности блокчейнов.
Развитие квантовых вычислений привело к появлению новой угрозы для блокчейн-систем. Традиционные варианты безопасности – протоколы и алгоритмы RSA и ECC, стали сильно уязвимыми к атакам с применением квантовых компьютеров. Это привело к необходимости к разработке новых способов защиты, устойчивых алгоритмов шифрования. Но для начала стоит рассмотреть, что это квантовый блокчейн, его главные особенности и характеристики.
Квантовый блокчейн: что это?
Квантовый блокчейн – это наиболее совершенная и улучшенная технология, которая применяется для хранения и защиты сведений. В ее основе лежат принципы квантовой механики.
Эта технология имеет вид распределенного реестра, в нем применяются квантовые алгоритма и квантовые криптографические способы для поддержания повышенной степени безопасности, стойкости к взломам. Главная цель применения квантового блокчейна заключается в создании защиты сведений от угроз, которые могут появиться при появлении квантовых компьютеров с способностями взламывать классические криптографические системы.
Среди основных отличий от классического блокчейна можно выделить:
- Использование квантовой криптографии. Квантовый блокчейн опирается на устойчивые протоколы с распределением ключей, они предотвращают перехват сведений без нарушений их целостности;
- В основе имеются особые квантовые алгоритмы. Технология применяет специальные алгоритмы, которые работают на основе суперпозиции, запутанности. Они имеют высокую стойкость к атакам, ускоряют процессы верификации транзакций;
- Высокие показатели безопасности. Любые даже небольшие вмешательства сразу же выявляются, это предотвращает получение доступа посторонних к данным, а также снижает риск утечки;
- Высокая скорость обработки сведений. За счет того, что проводятся квантовые вычисления, обработка данный проводится быстро, сокращается время на проведение транзакций.
Преимущества
Квантовый блокчейн является инновационной технологией, которая совмещает принципы механики, традиционной технологии блокчейна. Он предоставляет множество возможностей в области безопасности сведений, эффективности транзакций.
Преимущества:
- Высокая степень безопасности;
- Поддержание защиты от квантовых атак;
- Высокие показатели масштабируемости;
- Полное сохранение анонимности и конфиденциальности информации;
- Высокая энергоэффективность;
- Использование инновационных возможностей для смарт-контрактов.
Вызовы при разработке квантового блокчейна
Разработка квантового блокчейна может сопровождаться сложностями, вызовами, которые могут отразиться на успешном внедрении, функционировании. Ниже можно рассмотреть основные проблемы:
- Технические сложности интеграции квантовых технологий. Данный процесс требует глубокого понимания, анализа основ квантовой механики, а также принципов современных систем. Создание оптимально программного обеспечения, которое сможет обрабатывать большие объемы и сможет эффективно взаимодействовать с большими квантовым мощностями требует больших затрат, усилий;
- Необходимость новых криптографических алгоритмов, устойчивых к квантовым атакам. Кантовые компьютеры в отличие от обычных могут обрабатывать тяжелые задачи в течение короткого времени. И для обеспечения нормальной работы требуется разрабатывать алгоритмы с высокой стойкостью к атакам со стороны квантовых вычислений. И для их создания нужно проводить многочисленные исследования, которые смогут обеспечить поддержание высокой безопасности, эффективности;
- Отсутствие стандартов и протоколов. Это может привести к несоответствию, несовместимости между разными процессами, а также может создать неопределенность относительно регулирования. Для повышения безопасности в будущем рекомендуется установить единые стандарты, протоколы.
Текущие исследования и разработки
Среди наиболее популярных и эффективных проектов в области квантового блокчейна можно выделить:
- Quantum Resistant Ledger (QRL). Это первый блокчейн, который был создан для защиты от квантовых атак. В его основе имеются хеш-подписи, они имеют высокую степень безопасности;
- IBM Q Network. Данную систему можно включать в блокчейн-платформы. Она помогает создавать устойчивых алгоритмов шифрования, систем аутентификации;
- Cambridge Quantum Computing (CQC). Подходит для разработки решений по квантовой криптографии, прототипов для поддержания защиты сведений в системах распределенного вида.
Многочисленные исследования привели к высокому прогрессу в сфере разработки алгоритмов с высокой квантовой устойчивостью, а также к их полной интеграции в блокчейн-системы. Среди главных достижений можно выделить создание новых криптографических технологий, протоколов с квантовой передачей ключей, успешное моделирование, тестирование квантовых блокчейнов и применение гибридных систем.
Перспективы и применение квантового блокчейна
Квантовый блокчейн открывает много возможностей для разных сфер деятельности. Это обеспечивается благодаря его высокой безопасности, стойкости к угрозам, атакам.
Среди основных направлений использования можно выделить:
- Для проведения финансовых транзакций;
- Защита данных в сфере здравоохранения;
- Интернет вещей;
- В государственных и оборонных системах;
- Цифровая идентичность и паспорта.
Разработка квантового блокчейна – это перспективное направление, которое открывает много возможностей для цифровой деятельности. Применение данных систем позволяет создать высокую безопасность и защиту данных на новом уровне. В будущем ожидается существенный рост в сфере развития существующих прототипов, решений, это сможет открыть новые горизонты для внедрения новых блокчейн-систем.