Компания, занимающаяся квантовыми вычислениями, Alice & Bob, заявила в четверг, что квантовый компьютер, созданный из примерно 30 000 ее "кошачьих" кубитов, может взломать закрытый ключ Bitcoin примерно за час.

Эта оценка содержится в предварительной публикации, размещенной компанией в архиве IACR Cryptology ePrint. Она посвящена алгоритму secp256k1, используемому для создания цифровых подписей в Bitcoin, и указывает, что для взлома потребуется не более 29 588 физических кубитов и 61,8 минут. В статье эти цифры рассматриваются как верхний предел, поскольку вычисления, необходимые для взлома Bitcoin, используют схемы, разработанные для взлома шифрования RSA-2048.

Сверхпроводниковая конструкция

"Кошачьи" кубиты – это собственная сверхпроводниковая конструкция компании Alice & Bob. Они подавляют ошибки, связанные с изменением битов, поэтому механизмы коррекции ошибок должны отлавливать только ошибки, связанные с изменением фазы. Это уменьшает количество физических кубитов, необходимых для каждого логического кубита с исправленной ошибкой. В 2023 году исследователи компании оценили, что для взлома эллиптической кривой с длиной 256 бит потребуется 126 133 "кошачьих" кубита и девять часов.

В техническом документе, опубликованном 30 марта, Google Quantum AI разделила атаки на два типа. Атаки, совершаемые во время транзакции, направлены на транзакцию до подтверждения блока. Атаки, совершаемые в состоянии покоя, нацелены на публичные ключи, уже размещенные в блокчейне, и дают злоумышленнику несколько дней или больше времени для работы.

Для конструкции Google потребовалось менее полумиллиона физических кубитов. Если эта конструкция будет предварительно подготовлена, она сможет взломать закрытый ключ отдельного кошелька примерно за девять минут после появления публичного ключа. Google заявила, что это сделает возможными атаки, совершаемые во время транзакции.

Для машины Alice & Bob потребуется гораздо меньше кубитов, но время работы будет больше. Ее атака, занимающая час, превышает время создания блока Bitcoin (10 минут), поэтому транзакции, находящиеся в процессе, остаются недоступными, заявила компания.

Google также подсчитала, что в скриптах Pay-to-Public-Key (P2PK) содержится более 1,7 миллиона BTC. P2PK – это один из первых типов адресов, который оставляет публичный ключ в блокчейне. Этот пул включает монеты эпохи Satoshi, которые рассматриваются как первая цель для квантового атакующего.

Оценка предполагает отсутствие ошибок, связанных с изменением битов

Цифры, представленные компанией Alice & Bob, предполагают отсутствие ошибок, связанных с изменением битов, во время вычислений, что, по мнению компании, соответствует времени, необходимому для возникновения такой ошибки, в течение примерно столетия. Если ошибка, связанная с изменением бита, возникает примерно раз в час, оценка для RSA-2048, используемого для шифрования большей части интернета, возрастает с 22 593 кубитов до примерно 45 000.

Собственные чипы компании далеки от такого масштаба. Ее последние результаты, опубликованные 20 октября, касаются первого этапа программы квантовых вычислений PROQCIMA, финансируемой французским правительством. Эти результаты были получены с использованием трех прототипов, причем самый крупный был размещен на чипе с 12 кубитами. Их уровень логических ошибок пока не опустился ниже порога коррекции ошибок.

Компания Alice & Bob прогнозирует, что в начале 2030-х годов улучшения в аппаратном обеспечении и снижение оценок требуемых ресурсов совпадут. Компания призывает организации начать переход к постквантовой криптографии уже сейчас. Среди предложений по использованию постквантовой криптографии в Bitcoin, Джеймсон Лопп и еще пять разработчиков предложили BIP-361, который предусматривает поэтапную блокировку устаревших адресов, уязвимых для квантовых вычислений.