Uwaga Bitcoin: Komputery kwantowe łamiące kryptografię mogą być bliżej niż oczekiwano, twierdzi Caltech

Komputery kwantowe zdolne do złamania współczesnej kryptografii mogą wymagać znacznie mniej kubitów niż wcześniej sądzono, zgodnie z nowymi badaniami Kalifornijskiego Instytutu Technologii.

W opublikowanym w poniedziałek badaniu Caltech we współpracy z firmą Oratomic z siedzibą w Pasadenie, startupem zajmującym się komputerami kwantowymi założonym przez naukowców z Caltech, opracował nowy system neutralnych atomów, w którym poszczególne atomy sąchwytane i kontrolowane za pomocą laserów, aby działać jako kubity. Dzięki temu odporny na błędy komputer kwantowy mógłby uruchomić algorytm Shora, który potrafi wyprowadzić klucze prywatne z kluczy publicznych używanych w kryptografii krzywych eliptycznych Bitcoin, wykorzystując zaledwie 10 000 rekonfigurowalnych atomowych kubitów.

Współzałożyciel i dyrektor generalny Oratomic, Dolev Bluvstein, gościnny współpracownik w dziedzinie fizyki w Caltech, powiedział, że postępy w obliczeniach kwantowych przyspieszają harmonogram praktycznych maszyn i zwiększają presję na migrację do kryptografii odpornej na komputery kwantowe.

„Ludzie przyzwyczaili się, że komputery kwantowe zawsze są odległe o 10 lat" – powiedział Bluvstein dla Decrypt. „Ale gdy spojrzysz na to, gdzie byliśmy nieco ponad dziesięć lat temu, najlepsze szacunki dotyczące tego, co byłoby wymagane dla algorytmu Shora, mówiły o miliardzie kubitów w czasie, gdy najlepsze systemy, jakie mieliśmy w laboratorium, miały około pięciu kubitów".

Najpopularniejsze obecnie systemy korekcji błędów często wymagają około 1000 fizycznych kubitów, aby stworzyć jeden niezawodny, logiczny kubit – jednostkę skorygowaną pod kątem błędów, używaną do wykonywania obliczeń. Ten narzut przyczynił się do zwiększenia szacunków dla praktycznych systemów odpornych na błędy do zakresu miliona kubitów, spowalniając postęp w kierunku maszyn zdolnych do uruchamiania algorytmów, które mogłyby zagrozić kryptografii RSA i krzywych eliptycznych używanej przez Bitcoin i Ethereum.

Bluvstein zauważył, że obecne systemy laboratoryjne już zbliżają się – a w niektórych przypadkach przekraczają – 6000 fizycznych kubitów. Innymi słowy, ryzyko dla kryptografii może pojawić się znacznie wcześniej, niż wcześniej oczekiwali eksperci.

„Można naprawdę zobaczyć, jak rozmiar systemu i możliwości kontroli rosną z czasem, podczas gdy wymagany rozmiar systemu maleje" – powiedział.

We wrześniu naukowcy z Caltech ujawnili komputer kwantowy oparty na neutralnych atomach, obsługujący 6100 kubitów z dokładnością 99,98% i czasem koherencji wynoszącym 13 sekund. Był to kamień milowy w kierunku maszyn kwantowych z korekcją błędów, który również odnowił obawy dotyczące przyszłych zagrożeń dla Bitcoin ze strony algorytmu Shora.

Zagrożenie skłoniło rządy i firmy technologiczne do rozpoczęcia migracji do kryptografii postkwantowej, czyli szyfrowania zaprojektowanego w celu wytrzymania ataków kwantowych. Naukowcy jednak ostrzegają, że pozostają poważne wyzwania inżynieryjne, w tym skalowanie systemów kwantowych przy jednoczesnym utrzymaniu niezwykle niskich współczynników błędów.

„Samo posiadanie 10 000 fizycznych kubitów to coś, co może się wydarzyć w ciągu roku" – powiedział Bluvstein. „Ale to tak naprawdę nie jest cel, jakim ludzie to sobie wyobrażają. To nie jest tak, że gdy projektujesz komputer, po prostu umieszczasz tranzystory na chipie, myjesz ręce i mówisz, że skończyłeś. To wysoce nietrywialne, niezwykle skomplikowane zadanie, aby faktycznie zbudować jedno z nich".

Mimo to Bluvstein powiedział, że praktyczny komputer kwantowy może pojawić się przed końcem dekady.

Wiadomość pojawia się w momencie, gdy naukowcy z Google przedstawili we wtorek nowe ustalenia, sugerujące, że przyszłe komputery kwantowe mogłyby złamać kryptografię krzywych eliptycznych przy użyciu mniejszych zasobów niż wcześniej sądzono. To zwiększyło pilność wezwań do przejścia na kryptografię postkwantową, zanim takie maszyny staną się możliwe.

Chociaż branża kryptowalut coraz częściej zaczyna skupiać się na ryzyku kwantowym, Bluvstein powiedział, że ryzyko to wykracza daleko poza sieci blockchain i wymaga zmian w znacznej części nowoczesnego świata cyfrowego.

„Myślę, że cała infrastruktura cyfrowa świata. To nie tylko blockchain. To urządzenia internetu rzeczy, komunikacja internetowa, routery, satelity" – powiedział. „Obejmuje to całą globalną infrastrukturę cyfrową i jest to skomplikowane".