ما هي خوارزمية Shor ولماذا تهدد التشفير؟

خوارزمية Shor، التي نشرها عالم الرياضيات بيتر Shor في عام 1994، هي خوارزمية كمومية تحل بكفاءة عوامل الأعداد الصحيحة ومسائل اللوغاريتمات المنفصلة. تشكل هذه المشكلات الرياضية الأساس الأمني ​​لتشفير RSA وDiffie-Hellman وECDSA، بما في ذلك التوقيعات التي تحمي جميع العملات المشفرة الحالية تقريبًا.

تتطلب أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية وقتًا أسيًا لتحليل الأعداد الكبيرة أو حساب اللوغاريتمات المنفصلة. سيستغرق مفتاح RSA ذو 2048 بت أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية وقتًا أطول من عمر الكون لكسره. تعمل خوارزمية Shor على تقليل ذلك إلى وقت متعدد الحدود، مما يجعل هذه العمليات ممكنة على أجهزة الكمبيوتر الكمومية القوية بما فيه الكفاية.

بالنسبة للعملات المشفرة، يكون التهديد محددًا: يمكن لخوارزمية Shor استخلاص مفاتيح ECDSA الخاصة من المفاتيح العامة. تستخدم Bitcoin وEthereum ومعظم العملات المشفرة ECDSA مع منحنى secp256k1. بمجرد الكشف عن المفاتيح العامة (وهو ما يحدث عندما يتم إنفاق العناوين)، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تستخدم خوارزمية Shor حساب المفاتيح الخاصة المقابلة.

يستغرق تشغيل خوارزمية Shor مقابل ECDSA 256 بت 1200-1450 كيوبت منطقية، يناسب الداخل أقل من 500000 كيوبت مادية، ويكمل في دقائق — معيار مارس 2026 من Google Quantum AI، بالتعاون مع مؤسسة Ethereum وستانفورد. وهذا ما يقرب من نصف ما يقرب من 2330 كيوبت منطقية افترضتها التقديرات السابقة. ويصل تحليل مستقل من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا/أوراتوميك إلى نفس الفاصل مع حوالي 26000 كيوبت مادية على أجهزة ذرة محايدة على مدى عشرة أيام تقريبًا. يستغرق تحليل RSA-2048 الآن أقل من مليون كيوبت صاخبة وفي أقل من أسبوع (جيدني، مايو 2025)، بانخفاض من 20 مليون كيوبت في عام 2019، لكن RSA ليس الهدف القريب، لأن ECDSA-256 أرخص.

أفضل الأجهزة العامة اليوم تقريبًا 2500 كيوبت مادية، لا شيء منها متسامح مع الخطأ على نطاق واسع. الآلة التي تسد الفجوة هي Blue Jay من شركة IBM 2033، مع أكثر من 2000 كيوبت منطقي على حوالي 100000 كيوبت فيزيائي - يسبقه ستارلينج في عام 2029 بسرعة 200 منطقي تقريبًا. نافذة الوصول هي 2029-2033.

يعالج التشفير ما بعد الكم هذا التهديد باستخدام المشكلات الرياضية التي لا تستطيع خوارزمية Shor حلها بكفاءة. لا يوجد لدى التشفير القائم على الشبكة (Kyber) والتوقيعات القائمة على التجزئة (SPHINCS+) أي هجمات كمومية فعالة معروفة.

تطبق SynX خوارزميات Kyber-768 وSPHINCS+ على وجه التحديد لأن خوارزمية Shor لا توفر أي ميزة ضدهما. تعمل هذه العملات المشفرة على إثبات مستقبلها ضد التقدم الحتمي لتكنولوجيا الحوسبة الكمومية.