Quantum er nøglen til at sikre blockchain, siger forskere

Selvom blockchain traditionelt ses som sikker, det er sårbart over for angreb fra kvantecomputere.

Nu, et hold russiske forskere har udviklet en løsning på kvantetidens blockchain-udfordring, ved hjælp af kvantenøglefordeling (QKD).

Skriver i tidsskriftet Quantum Science and Technology, forskerne opstillede en kvantesikker blockchain-platform, der bruger QKD til at opnå sikker autentificering.

Blockchain er en distribueret hovedbogsplatform, der tillader konsensus i et stort decentraliseret netværk af parter, der ikke har tillid til hinanden. Transaktioner er ansvarlige og gennemsigtige, gør det nyttigt til en række applikationer fra smarte kontrakter og finans, til produktion og sundhedsvæsen. En af de mest fremtrædende anvendelser af blockchains er kryptovalutaer, såsom Bitcoin.

Hovedforfatter Dr. Evgeniy Kiktenko, fra det russiske kvantecenter, Moskva, sagde:"Blockchain er lovende for en bred vifte af applikationer. Men nuværende platforme er afhængige af digitale signaturer, som er sårbare over for angreb fra kvantecomputere. Dette gælder også for de kryptografiske hash-funktioner, der bruges til at forberede nye blokke, hvilket betyder, at de med adgang til kvanteberegninger ville have en uretfærdig fordel ved at skaffe minedriftsbelønninger, såsom Bitcoins. Disse risici er betydelige – det forudsiges, at 10 procent af det globale BNP vil blive lagret på blockchains eller blockchain-relateret teknologi i 2025.

For at overvinde disse risici, forskerne udviklede en blockchain-platform, der kombinerer original state-machine replikering – en generel metode til implementering af en fejltolerant service ved at replikere servere og koordinere klientinteraktioner med server replikaer – uden brug af digitale signaturer, og QKD for at give godkendelse

De kørte derefter et eksperiment for at teste dets kapacitet i et urbant QKD-netværk.

Medforfatter Dr. Aleksey Fedorov, fra det russiske kvantecenter, sagde:"At bruge QKD til blockchains kan virke kontraintuitivt, da QKD-netværk er afhængige af tillid blandt noder, hvorimod mange blockchains mangler en sådan tillid. Mere specifikt, man kan argumentere for, at QKD ikke kan bruges til godkendelse, fordi det kræver en autentificeret klassisk kanal til selve driften.

"Imidlertid, hver QKD kommunikationssession genererer en stor mængde delte hemmelige data, hvoraf en del kan bruges til godkendelse i efterfølgende sessioner. Derfor, en lille mængde "seed" hemmelig nøgle, som parterne deler før deres første QKD-session, sikrer deres sikre autentificering for al fremtidig kommunikation. Dette betyder, at QKD kan bruges i stedet for klassiske digitale signaturer."

Ud over at bruge QKD til godkendelse, forskerne omdefinerede protokollen for at tilføje nye blokke på en anden måde end moderne kryptovalutaer. I stedet for at koncentrere udviklingen af ​​nye blokke i hænderne på individuelle minearbejdere, de anvendte den informationsteoretisk sikre broadcast-protokol, hvor alle noder indgår en aftale om en ny blok på lige vilkår.

Medforfatter prof. Alexander Lvovsky sagde:"En afgørende fordel ved vores blockchain-protokol er dens evne til at opretholde transparens og integritet af transaktioner mod angreb med kvantealgoritmer. Vores resultater åbner derfor op for muligheder for at realisere skalerbare kvantesikre blockchain-platforme. Hvis gik op for, sådan en blockchain-platform kan begrænse økonomiske og sociale risici fra forestående gennembrud inden for kvanteberegningsteknologi."