Осторожно, Биткойн: Квантовые компьютеры, способные взламывать криптографию, могут появиться раньше, чем ожидалось, сообщает Caltech.

Кратко

• Исследователи из Caltech утверждают, что квантовым компьютерам может потребоваться всего 10 000–20 000 кубитов для взлома современной криптографии.
• В работе представлен новый подход к коррекции ошибок для квантовых компьютеров на основе нейтральных атомов.
• Этот прогресс может ускорить разработку машин, способных выполнять алгоритм Шора, который угрожает широко используемой криптографии.

Квантовые компьютеры, способные взламывать современную криптографию, могут потребовать гораздо меньше кубитов, чем считалось ранее, согласно новым исследованиям Калифорнийского технологического института.

В исследовании, опубликованном в понедельник, Caltech сотрудничал с Oratomic, стартапом в области квантовых вычислений, базирующимся в Пасадене и основанным исследователями из Caltech, для разработки новой системы на основе нейтральных атомов, в которой отдельные атомы удерживаются и управляются лазерами для работы в качестве кубитов. Это может позволить создать отказоустойчивый квантовый компьютер, способный выполнять алгоритм Шора, который может извлекать закрытые ключи из открытых ключей, используемых в криптографии эллиптических кривых в Bitcoin, используя всего 10 000 перенастраиваемых атомных кубитов.

Долев Блювштейн, соучредитель и генеральный директор Oratomic, а также приглашенный научный сотрудник кафедры физики в Caltech, заявил, что достижения в области квантовых вычислений ускоряют сроки создания практических машин и увеличивают давление на переход к криптографии, устойчивой к квантовым угрозам.

"Люди привыкли к тому, что квантовые компьютеры всегда находятся в 10 годах", - сказал Блювштейн изданию Decrypt. "Но, если посмотреть на то, что было чуть больше десяти лет назад, наилучшие оценки того, что потребуется для алгоритма Шора, составляли один миллиард кубитов, в то время как лучшие системы, которые у нас были в лаборатории, насчитывали примерно пять кубитов".

Наиболее распространенные современные системы коррекции ошибок часто требуют около 1000 физических кубитов для создания одного надежного логического кубита, единицы коррекции ошибок, используемой для выполнения вычислений. Этот избыток помог увеличить оценки для практических отказоустойчивых систем до миллиона кубитов, что замедляет прогресс в создании машин, способных выполнять алгоритмы, которые могут угрожать RSA и криптографии эллиптических кривых, используемым в Bitcoin и Ethereum.

Блювштейн отметил, что современные лабораторные системы уже приближаются - и в некоторых случаях превышают - 6000 физических кубитов. Другими словами, риск для криптографии может возникнуть гораздо раньше, чем ожидалось экспертами.

"Вы действительно можете видеть, как размер системы и ее управляемость увеличиваются со временем, а требуемый размер системы уменьшается", - сказал он.

В сентябре исследователи из Caltech продемонстрировали квантовый компьютер на основе нейтральных атомов, работающий с 6100 кубитами с точностью 99,98% и временем когерентности 13 секунд. Это стало важной вехой на пути к квантовым машинам с коррекцией ошибок, что также вызвало новые опасения по поводу будущих угроз для Bitcoin со стороны алгоритма Шора.

Угроза побудила правительства и технологические компании начать переход к постквантовой криптографии, то есть к шифрованию, предназначенному для защиты от квантовых атак. Однако исследователи предупреждают, что остаются серьезные инженерные проблемы, включая масштабирование квантовых систем при сохранении чрезвычайно низких уровней ошибок.

"Просто наличие 10 000 физических кубитов – это то, что может произойти в течение года", - сказал Блюштейн. "Но это не та цель, которую люди считают важной. Это не так, как при проектировании компьютера, когда вы просто размещаете транзисторы на чипе, отмываете руки и говорите, что закончили. Это очень сложная и чрезвычайно запутанная задача – фактически создать один из этих устройств".

Несмотря на это, Блюштейн сказал, что практический квантовый компьютер может появиться до конца десятилетия.

Эта новость появилась после того, как исследователи Google во вторник представили новые результаты, которые показывают, что будущие квантовые компьютеры могут взламывать криптографию эллиптических кривых с использованием меньших ресурсов, чем считалось ранее. Это усилило призывы к переходу к постквантовой криптографии до того, как такие машины станут жизнеспособными.

Хотя криптоиндустрия все больше внимания уделяет квантовым рискам, Блюштейн сказал, что этот риск выходит далеко за рамки блокчейн-сетей и требует изменений во многих областях современного цифрового мира.

"Я думаю, что это касается всей цифровой инфраструктуры мира. Это не только блокчейн. Это устройства интернета вещей, интернет-коммуникации, маршрутизаторы, спутники", - сказал он. "Это охватывает всю глобальную цифровую инфраструктуру, и это сложно".