Обережно, Bitcoin: Квантові комп’ютери, які можуть зламати криптографію, можуть бути ближче, ніж очікувалося, кажуть у Caltech

Квантові комп'ютери, здатні зламувати сучасну криптографію, можуть вимагати набагато менше кубітів, ніж вважалося раніше, згідно з новими дослідженнями Каліфорнійського технологічного інституту.

У дослідженні, опублікованому у понеділок, Caltech співпрацювала з Oratomic із Пасадени, квантовим стартапом, заснованим дослідниками Caltech, щоб розробити нову нейтрально-атомну систему, в якій окремі атоми захоплюються і контролюються лазерами як кубіти. Завдяки цьому може бути створений стійкий до помилок квантовий комп'ютер, який зможе запускати алгоритм Shor, що може отримувати приватні ключі з публічних ключів, які використовуються у Bitcoin для еліптичної кривої криптографії, за допомогою лише 10 000 переналаштовуваних атомних кубітів.

Співзасновник і генеральний директор Oratomic Долєв Блувштейн, гостьовий асоційований дослідник фізики в Caltech, зазначив, що прогрес у квантових обчисленнях пришвидшує створення практичних машин і збільшує тиск на перехід до криптографії, стійкої до квантових атак.

“Люди звикли до думки, що квантові комп’ютери завжди будуть через 10 років,” сказав Блувштейн

“Але якщо подивитися, де ми були трохи більше 10 років тому, найкращі оцінки того, що буде потрібно для алгоритму Shor, становили один мільярд кубітів, тоді як найкращі системи, які у нас були у лабораторіях, налічували приблизно п'ять кубітів.”

Сьогодні найбільш поширені системи корекції помилок часто потребують близько 1000 фізичних кубітів для створення одного надійного логічного кубіта — одиниці з корекцією помилок, яка використовується для обчислень. Такий надлишок призвів до оцінок, що стійкі до помилок системи потребують мільйон кубітів, що уповільнює прогрес щодо розробки машин, які можуть запускати алгоритми, здатні загрожувати RSA і криптографії еліптичних кривих, які використовуються у Bitcoin та Ethereum.

Блувштейн зазначив, що сучасні лабораторні системи вже наближаються — а в деяких випадках і перевищують — 6 000 фізичних кубітів. Іншими словами, ризик для криптографії може наступити набагато раніше, ніж прогнозували експерти.

“Ви можете реально побачити як розмір системи та керованість з часом зростають, оскільки потрібний розмір системи зменшується,” сказав він.

У вересні дослідники Caltech продемонстрували нейтрально-атомний квантовий комп'ютер з 6 100 кубітами, точністю 99,98% і часом когерентності 13 секунд. Це був важливий крок до квантових машин з корекцією помилок, який також підкреслив занепокоєння щодо майбутніх загроз для Bitcoin від алгоритму Shor.

Загроза змусила уряди та технологічні компанії почати переходити до постквантової криптографії — шифрування, яке здатне витримати квантові атаки. Проте дослідники попереджають, що залишаються значні інженерні проблеми, зокрема масштабування квантових систем із збереженням наднизьких рівнів помилок.

“Мати 10 000 фізичних кубітів — це те, що може статися протягом одного року,” сказав Блувштейн. “Але це не та ціль, яку думають люди. Це не так, як при проектуванні комп'ютера, коли просто ставиш транзистори на чіп, миєш руки й кажеш, що робота завершена. Побудувати одну з таких систем реально дуже складно, надзвичайно нетривіально.”

Попри це, Блувштейн вважає, що практичний квантовий комп’ютер може з'явитися до кінця цього десятиліття.

Ця новина з'явилася після того, як дослідники Google у вівторок оприлюднили нові результати, які свідчать, що майбутні квантові комп’ютери можуть зламати криптографію еліптичних кривих із меншими ресурсами, ніж думали раніше. Це ще більше підвищило терміновість закликів до переходу на постквантову криптографію до того, як такі машини стануть життєздатними.

Хоча індустрія криптовалют усе більше почала зосереджуватися на квантовому ризику, Блувштейн зазначив, що цей ризик значно ширший за blockchain-мережі і потребує змін у значній частині сучасного цифрового світу.

“Я думаю про всю цифрову інфраструктуру світу. Це не лише blockchain. Це пристрої інтернету речей, інтернет-комунікації, маршрутизатори, супутники,” сказав він. “Це охоплює всю глобальну цифрову інфраструктуру і є дуже складним.”