Обережно, Біткоїн: Комп’ютери на базі квантової криптографії, які можуть зламувати шифрування, можуть бути ближчими, ніж очікувалося, каже Caltech

Коротко

• Дослідники з Caltech стверджують, що квантові комп’ютери можуть потребувати лише 10,000–20,000 кубітів, щоб зламати сучасну криптографію.
• У роботі описано новий підхід до корекції помилок для квантових комп’ютерів на нейтральних атомах.
• Прорив може прискорити строки для машин, здатних виконувати алгоритм Шора, який ставить під загрозу широко використовувану криптографію.

Квантові комп’ютери, здатні зламувати сучасну криптографію, можуть вимагати значно менше кубітів, ніж вважалося раніше, згідно з новими дослідженнями Каліфорнійського технологічного інституту. У дослідженні, опублікованому в понеділок, Caltech співпрацював із базованою в Пасадені Oratomic — стартапом у сфері квантових обчислень, заснованим дослідниками Caltech, — щоб розробити нову систему на нейтральних атомах, у якій окремі атоми захоплюються та керуються лазерами, щоб виступати кубітами. Це може дозволити відмовостійкому квантовому комп’ютеру виконувати алгоритм Шора, який міг би отримувати приватні ключі з публічних ключів, що використовуються в еліптичнокривій криптографії Bitcoin, маючи лише до 10,000 переналаштовуваних атомних кубітів. Засновник і CEO Oratomic Долев Блувштейн (Dolev Bluvstein), запрошений асоційований науковий співробітник з фізики в Caltech, заявив, що прогрес у квантових обчисленнях прискорює графік для практичних машин і підвищує тиск на перехід до квантово-стійкої криптографії. “Люди звикли до того, що квантові комп’ютери завжди за 10 років,” — сказав Блувштейн _Decrypt. _“Але якщо подивитися, де ми були трохи більше ніж 10 років тому, найкращі оцінки того, що знадобиться для алгоритму Шора, становили один мільярд кубітів, тоді як у лабораторії в нас були приблизно п’ять кубітів.”

 Сьогодні найпоширеніші системи корекції помилок часто потребують близько 1,000 фізичних кубітів, щоб створити один надійний логічний кубіт — одиницю, яка використовується для виконання обчислень. Це “зайве навантаження” допомогло підштовхнути оцінки для практичних відмовостійких систем до діапазону “мільйон кубітів”, сповільнюючи прогрес щодо машин, здатних запускати алгоритми, які можуть загрожувати RSA та еліптичнокривій криптографії, що використовується в Bitcoin і Ethereum. Блувштейн зазначив, що нинішні лабораторні системи вже наближаються — а в деяких випадках і перевищують — 6,000 фізичних кубітів. Іншими словами, ризик для криптографії може настати набагато раніше, ніж раніше очікували експерти. “Ви реально можете бачити, як розмір системи та керованість зростають з часом, коли зменшується необхідний розмір системи,” — сказав він.

У вересні дослідники з Caltech показали квантовий комп’ютер на нейтральних атомах, що працював із 6,100 кубітами та точністю 99.98% і часом когерентності 13 секунд. Це стало віхою на шляху до квантових машин із корекцією помилок, які також відновили занепокоєння щодо майбутніх загроз для Bitcoin з боку алгоритму Шора. Ця загроза спонукала уряди та технологічні компанії почати перехід до постквантової криптографії, тобто шифрування, розробленого для протидії квантовим атакам. Втім, дослідники застерігають, що значні інженерні виклики все ще залишаються, зокрема масштабування квантових систем за умови підтримання надзвичайно низьких рівнів помилок. “Те, що матимуть 10,000 фізичних кубітів, — це те, що може статися протягом року,” — сказав Блувштейн. “Але це, власне, не той орієнтир, який люди собі уявляють. Це не так, як коли ви проєктуєте комп’ютер: просто ставите транзистори на чип, миєте руки і кажете, що все. Насправді це дуже нетривіальне, надзвичайно складне завдання — піти й реально зібрати одну з таких систем.” Попри це Блувштейн сказав, що практичний квантовий комп’ютер може з’явитися ще до кінця десятиліття. Новина з’являється на тлі того, що дослідники з Google у вівторок повідомили про нові результати, які припускають, що майбутні квантові комп’ютери можуть зламувати еліптичнокриву криптографію з меншими ресурсами, ніж вважалося раніше. Це додало терміновості закликам до переходу на постквантову криптографію ще до того, як такі машини стануть життєздатними. Хоча криптовалютна індустрія дедалі більше почала фокусуватися на квантовому ризику, Блувштейн сказав, що цей ризик виходить далеко за межі мереж блокчейну і потребує змін у великій частині сучасного цифрового світу. “Я думаю, вся цифрова інфраструктура світу. Це не лише блокчейн. Це пристрої інтернету речей, інтернет-комунікації, маршрутизатори, супутники,” — сказав він. “Це охоплює всю глобальну цифрову інфраструктуру, і це складно.”