Även om blockchain traditionellt sett ses som säker, det är sårbart för attacker från kvantdatorer.

Nu, ett team av ryska forskare har utvecklat en lösning på kvanttidens blockkedjeutmaning, med hjälp av kvantnyckeldistribution (QKD).

Skriver i tidskriften Quantum Science and Technology, forskarna satte upp en kvantsäker blockchain-plattform som använder QKD för att uppnå säker autentisering.

Blockkedjan är en distribuerad reskontraplattform som tillåter konsensus i ett stort decentraliserat nätverk av parter som inte litar på varandra. Transaktioner är ansvarsfulla och transparenta, vilket gör det användbart för en mängd olika tillämpningar från smarta kontrakt och ekonomi, till tillverkning och sjukvård. En av de mest framträdande tillämpningarna av blockkedjor är kryptovalutor, som Bitcoin.

Huvudförfattare Dr. Evgeniy Kiktenko, från Russian Quantum Center, Moskva, sa:"Blockchain är lovande för ett brett spektrum av applikationer. Men nuvarande plattformar förlitar sig på digitala signaturer, som är sårbara för attacker från kvantdatorer. Detta gäller även för kryptografiska hashfunktioner som används för att förbereda nya block, vilket innebär att de med tillgång till kvantberäkning skulle ha en orättvis fördel när det gäller att skaffa gruvbelöningar, som Bitcoins. Dessa risker är betydande – det förutspås att 10 procent av den globala BNP kommer att lagras på blockkedjor eller blockkedjerelaterad teknologi till 2025.

För att övervinna dessa risker, forskarna utvecklade en blockchain-plattform som kombinerar originaltillståndsmaskinreplikering – en allmän metod för att implementera en feltolerant tjänst genom att replikera servrar och koordinera klientinteraktioner med serverreplikor – utan användning av digitala signaturer, och QKD för att tillhandahålla autentisering

De körde sedan ett experiment för att testa dess förmåga i ett urbant QKD-nätverk.

Medförfattare Dr Aleksey Fedorov, från Russian Quantum Center, sa:"Att använda QKD för blockkedjor kan verka kontraintuitivt, eftersom QKD-nätverk är beroende av förtroende mellan noder, medan många blockkedjor saknar sådant förtroende. Mer specifikt, man kan hävda att QKD inte kan användas för autentisering eftersom det kräver en autentiserad klassisk kanal för själva driften.

"Dock, varje QKD-kommunikationssession genererar en stor mängd delad hemlig data, varav en del kan användas för autentisering i efterföljande sessioner. Därför, en liten mängd "seed"-hemlig nyckel som parterna delar innan deras första QKD-session säkerställer deras säkra autentisering för all framtida kommunikation. Detta innebär att QKD kan användas i stället för klassiska digitala signaturer."

Förutom att använda QKD för autentisering, forskarna omdefinierade protokollet för att lägga till nya block på ett annat sätt än moderna kryptovalutor. Istället för att koncentrera utvecklingen av nya block i händerna på enskilda gruvarbetare, de använde det informationsteoretiskt säkra sändningsprotokollet, där alla noder kommer överens om ett nytt block på lika villkor.

Medförfattare Prof. Alexander Lvovsky sa:"En avgörande fördel med vårt blockchain-protokoll är dess förmåga att upprätthålla transparens och integritet för transaktioner mot attacker med kvantalgoritmer. Våra resultat öppnar därför upp möjligheter för att realisera skalbara kvantsäkra blockchain-plattformar. Om insåg, En sådan blockchain-plattform kan begränsa ekonomiska och sociala risker från förestående genombrott inom kvantberäkningsteknik."