Исследование сокращает на 48% количество кубитов, необходимых для взлома криптографии Bitcoin

• Для атаки требуется 1098 логических кубитов, что меньше, чем 2124, которые были спрогнозированы ранее.

• Метод использует символ Лежандра для сжатия данных и экономии квантовой памяти.

17 февраля исследователи опубликовали исследование, в котором описывается архитектура, значительно сокращающая квантовые ресурсы, необходимые для компрометации криптографии семейства эллиптических кривых (ECC), которая используется, в частности, в Bitcoin.

Команда, состоящая из исследователей Клеменс Шевигард, Пьер-Алена Фука и Андре Шроттенлохера, предлагает метод решения задачи дискретного логарифма, требующий почти вдвое меньше квантовой памяти, чем предполагалось в предыдущих оценках.

Дискретный логарифм, используемый в ECC, обеспечивает безопасность Bitcoin, поскольку его невозможно обратить и использовать для получения закрытых ключей. Однако алгоритм Шора использует квантовую суперпозицию для быстрого нахождения ключей путем обнаружения числовых закономерностей.

Взлом семейства ECC, к которому относится Bitcoin, можно сравнить с решением огромной головоломки. В этой аналогии логические кубиты представляют собой физическое пространство стола, а логические операции указывают на количество необходимых движений для сборки головоломки. Новый алгоритм позволяет работать на уменьшенной площади, хотя и требует гораздо большего количества движений для завершения задачи.

В исследовании оценивается, что для взлома ключа эллиптической кривой длиной 256 бит с использованием этого нового метода злоумышленнику потребуется от 1098 до 1193 логических кубитов. Этот показатель значительно лучше, чем 2124 кубита, которые требовались в предыдущих моделях. Авторы достигают этой эффективности с помощью использования символов Лежандра, математического инструмента, который сжимает выходную информацию до одного бита для экономии огромного количества памяти.

Предложение Шевигарда увеличивает количество логических операций более чем в 1000 раз. Каждая из 22 необходимых итераций требует примерно 280-300 миллиардов воротных элементов Тоффоли. Это требует от квантового компьютера поддержания экстремальной стабильности в течение длительных периодов времени для успешного завершения вычислений.

Эти открытия дополняют недавние достижения, о которых сообщалось ранее изданием CriptoNoticias об архитектуре Pinnacle компании Iceberg Quantum. Данная система оптимизирует использование оборудования с помощью квантовых кодов коррекции ошибок низкой плотности (QLDPC), что позволяет атаковать шифрование RSA с использованием лишь одной десятой от предполагаемой инфраструктуры. Оба исследования подтверждают, что технический порог для компрометации существующих стандартов цифровой безопасности снижается быстрее, чем ожидалось.

Проблема стабильности и времени

Объем операций, предложенный в исследовании, превышает возможности текущих технологий. Самые передовые процессоры, такие как чип Willow от Google, поддерживают состояние кубита всего 100 микросекунд. В отличие от этого, описанная атака требует, чтобы кубиты оставались стабильными в течение дней или недель непрерывных вычислений.

Для управления этим процессом при ограниченном объеме памяти исследователи применяют технику, называемую Spooky Pebbling. Этот метод работает как небольшая кухня, где повар моет каждый инструмент сразу после использования, чтобы подготовить следующее блюдо. С помощью промежуточных измерений система перерабатывает кубиты из предыдущих этапов, чтобы избежать исчерпания ресурсов оборудования.

В настоящее время отрасль далека от требований, предъявляемых в исследовании. Компьютеры с наибольшим количеством логических кубитов имеют всего 24-28 функциональных единиц из теоретически необходимых 1098. К тому же, время работы не превышает одной секунды. Аппаратному обеспечению необходимо увеличить свою емкость памяти еще на 97% и радикально улучшить время работы, поскольку требуются дни непрерывной работы квантовых вычислений, чтобы угроза перешла из академических репозиториев в практическую реальность.

Теги: Bitcoin (BTC) Квантовые вычисления Исследование Последние новости

У вас есть важная информация для наших журналистов? Свяжитесь с нами