Квантовий комп'ютер Google швидший на 13 000 разів! Процесор Willow загрожує шифруванню Біткойн

Дослідники квантових комп'ютерів Google заявили, що вони використовують квантовий процесор Willow для малювання молекулярних структур у 13,000 разів швидше, ніж найпотужніші суперкомп'ютери сьогодні, досягнувши першої верифікованої квантової переваги. Експерти застерігають, що достатньо потужний квантовий комп'ютер може зламати шифрування ECDSA, що може зробити шифрування Біткойн застарілим вже у 2030 році.

Технічний прорив процесора Willow квантового комп'ютера Google

（джерело：Google）

Дослідники технологічного гіганта Google заявили, що вони малюють молекулярні структури швидше, ніж найпотужніший “суперкомп'ютер” в 13 000 разів, досягнувши першої верифікованої квантової переваги. За словами Google, цей експеримент використовував квантовий процесор Willow від Google та “квантове ехо”, технологію, що використовує цільову хвилю для детального зображення об'єктів.

Ця технологія націлена на один квантовий біт (основна одиниця зберігання інформації в квантових обчисленнях), надсилаючи йому точний сигнал, щоб викликати реакцію. Google стверджує, що цей процес потім був інвертований, що дозволило дослідникам вимірювати відбитий «ехо» або сигнал. Революційність цієї квантової ехосигнальної технології полягає в її здатності вимірювати та описувати квантовий стан матерії з небаченою раніше точністю.

Експеримент квантового комп'ютера Google є верифікованим, що означає, що будь-яка квантова комп'ютерна система з такими ж технічними характеристиками, як ті, що використовуються дослідниками, може проводити цей експеримент і отримувати такі ж результати. Ця верифікація є ключовим стандартом наукового прориву, яка підносить досягнення Google з теоретичного прориву до практично застосовуваної технології.

Що означає підвищення швидкості в 13 000 разів? Припустимо, що суперкомп'ютеру потрібно 13 000 секунд (приблизно 3,6 години) для виконання обчислень, а процесору Willow потрібно лише 1 секунда, щоб завершити цю задачу. Це експоненціальне підвищення продуктивності має цінність не лише в академічних дослідженнях, але й може мати революційний вплив у таких сферах, як розробка ліків, матеріалознавство та криптографія. Однак для сфери криптовалют цей технологічний прогрес також несе безпрецедентні загрози.

Чотири основні технічні характеристики процесора Google Quantum Computer Willow:

Перевага швидкості: швидше за суперкомп'ютер у 13 000 разів, досягнення віхи квантової переваги

Квантова ехо-технологія: точне вимірювання реакцій квантових бітів, досягнення молекулярної рівня зображення

Перевірність: результати експерименту можуть бути відтворені в інших квантових системах, що забезпечує наукову строгість

Практичний прогрес: від теоретичних досліджень до практичного застосування, скорочення термінів комерціалізації

Загроза виживанню Біткойн шифрування від квантових комп'ютерів

（джерело: Nature）

Досить потужний квантовий комп'ютер може зламати шифрувальні алгоритми криптовалют, які також використовуються для захисту чутливої інформації в банківських, медичних та військових застосуваннях. Шифрування є ключовим елементом для реалізації цифрових активів та фінансів рівно на рівні. Прорив у квантових комп'ютерах Google перетворив цю загрозу з теоретичної на більш реальну.

Квантові комп'ютери можуть рендерити алгоритм цифрового підпису на основі еліптичних кривих (ECDSA), який використовується для генерації публічних адрес Біткойн та відповідних приватних ключів, за словами експертів, він вийде з вжитку вже в 2030 році. Засновник і головний науковець децентралізованого протоколу безпеки Naoris Девід Карвальйо заявив: «Це найбільша однаковісна загроза, з якою стикається Біткойн з часів світової фінансової кризи.»

Карвалью додав, що Біткойн та інші децентралізовані протоколи стикаються з проблемою колективної дії, тобто громада обирає обговорення теоретичних рішень, а не якомога швидше впроваджувати відомі рішення. Це зволікання може поставити всю екосистему шифрування в незручне становище, коли справжня загроза з боку квантових комп'ютерів настане. ECDSA є основним механізмом безпеки для таких провідних криптовалют, як Біткойн та Ефір, і базується на математичній задачі: витягування приватного ключа з публічного майже неможливо на традиційних комп'ютерах. Проте алгоритм Шора, що використовується квантовими комп'ютерами, може ефективно вирішити цю проблему.

Згідно з анонімним технічним звітом, YouTuber Mental Outlaw стверджує, що функції квантового комп'ютера Google ще не достатні для зламу стандартів шифрування. Mental Outlaw зазначає, що сучасна довжина ключів шифрування варіюється від 2048 біт до 4096 біт, тоді як нинішні квантові комп'ютери можуть зламувати лише близько 22 бітів або коротші ключі. Від 22 біт до 2048 біт - це приблизно 93-кратна експоненціальна різниця, що означає, що нинішньому квантовому комп'ютеру Google ще далеко до того, щоб стати справжньою загрозою для Біткойн.

Ця різниця надає цінний час для дій. Криптоспільнота має приблизно 5 до 10 років на оновлення до шифрування, стійкого до квантових атак. Проблема полягає в тому, що це оновлення вимагає узгоджених дій всієї мережі, включаючи модифікацію протоколів, оновлення програмного забезпечення гаманців, міграцію існуючих активів та інші складні процеси. Мережа Біткойн, яка є високою децентралізованою, має повільний процес прийняття рішень і потребує широкого консенсусу, що ускладнює швидке оновлення.

Стандарти шифрування після квантових обчислень та дорожня карта до 2035 року

Однак інвестори та компанії намагаються вирішити цю проблему, закликаючи до впровадження стандартів постквантового шифрування, перш ніж з'являться достатньо потужні квантові комп'ютери. Комісія з цінних паперів і бірж США (SEC) отримала 9 вересня думку, в якій викладено дорожню карту антиквантових шифрувальних стандартів до 2035 року. Ця дорожня карта надає чіткий графік і план дій, що забезпечують керівництво для квантового захисту криптоіндустрії.

Постквантова криптографія (Post-Quantum Cryptography, PQC) означає шифрувальні алгоритми, які можуть протистояти атакам квантових комп'ютерів. Національний інститут стандартів і технологій США (NIST) вже у 2024 році опублікував перші стандарти постквантової криптографії, включаючи CRYSTALS-Kyber (упаковка ключів) та CRYSTALS-Dilithium (цифровий підпис) та інші алгоритми. Ці алгоритми базуються на різних математичних задачах, які навіть квантові комп'ютери не можуть ефективно зламати.

Щодо Біткойна та інших монет, перехід на постквантове шифрування вимагає кількох етапів. Першим є розробка та тестування нових алгоритмів підпису, щоб забезпечити їхню безпеку та ефективність. По-друге, потрібно внести зміни в протоколи для підтримки нових алгоритмів, що потребує оновлення мережі (наприклад, м'який або жорсткий форк Біткойна). Третім етапом є міграція користувачів, всі власники повинні перевести свої активи зі старих адрес на нові адреси, що використовують нові алгоритми. Четвертим етапом є адаптація екосистеми, всі інфраструктури, такі як гаманці, біржі, процесори платежів тощо, повинні бути оновлені.

Цю складність процесу не слід недооцінювати. Значні оновлення в історії Біткойна (такі як SegWit та Taproot) проходили через кілька років обговорень та впровадження. Масштаб та важливість оновлення квантової стійкості значно перевищують ці історичні оновлення, і можуть вимагати ще більше часу та ширшої координації. Хоча дорожня карта на 2035 рік здається віддаленою, враховуючи швидкість прийняття рішень у криптоспільноті, часу не так вже й багато.

З інвестиційної точки зору, прориви в квантових комп'ютерах Google найближчим часом не вплинуть безпосередньо на ціну Біткойна, оскільки технологічний розрив все ще величезний. Однак, довгострокові інвестори повинні звернути увагу на плани крипто проектів щодо реагування на квантові загрози. Ті проекти, які вже почали досліджувати або впроваджувати постквантове шифрування, можуть мати конкурентні переваги в майбутньому. Навпаки, проекти, які повністю ігнорують це питання, можуть зіткнутися з системними ризиками, коли квантова загроза справді настане.

Для власників Біткойнів наразі немає потреби панікувати, але слід звернути увагу на обговорення в спільноті розробників Біткойна з приводу оновлення квантової стійкості. Як тільки план оновлення буде затверджено і почнеться його реалізація, власники повинні вчасно перенести свої активи на нові адреси. Невиконання цього вчасно може призвести до ризику крадіжки активів, коли справжня загроза з боку квантових комп'ютерів стане реальністю.

З більш широкої перспективи, прорив у квантових комп'ютерах Google є важливою віхою в прогресі людських технологій, він не лише загрожує існуючим системам шифрування, але й принесе революційні зміни в таких сферах, як розробка лікарських засобів, моделювання клімату та штучний інтелект. Криптографічній спільноті потрібно прийняти цей технологічний прогрес і активно оновлювати свої системи захисту, а не протистояти чи заперечувати існування квантових загроз.