Коротко
- Дослідники Caltech стверджують, що квантовим комп'ютерам може знадобитися лише 10 000–20 000 кубітів для злому сучасної криптографії.
- Робота описує новий підхід до виправлення помилок для квантових комп'ютерів на нейтральних атомах.
- Цей прогрес може прискорити терміни для машин, здатних виконувати алгоритм Шора, який загрожує широко використовуваній криптографії.
Квантові комп'ютери, здатні зламати сучасну криптографію, можуть потребувати набагато менше кубітів, ніж вважалося раніше, згідно з новим дослідженням Каліфорнійського технологічного інституту.
У дослідженні, опублікованому в понеділок, Caltech співпрацював з Oratomic, стартапом квантових обчислень з Пасадени, заснованим дослідниками Caltech, щоб розробити нову систему нейтральних атомів, у якій окремі атоми захоплюються та контролюються лазерами для роботи як кубіти. Це може дозволити відмовостійкому квантовому комп'ютеру виконувати алгоритм Шора, який може отримувати приватні ключі з публічних ключів, що використовуються в криптографії на еліптичних кривих Bitcoin, з використанням лише 10 000 реконфігурованих атомних кубітів.
Співзасновник і генеральний директор Oratomic Долев Блювштейн, запрошений співробітник з фізики в Caltech, зазначив, що прогрес у квантових обчисленнях прискорює термін створення практичних машин і посилює тиск на міграцію до квантово-стійкої криптографії.
«Люди звикли, що квантові комп'ютери завжди за 10 років від нас», – сказав Блювштейн Decrypt. «Але коли ви подивитеся, де ми були трохи більше десяти років тому, найкращі оцінки того, що знадобиться для алгоритму Шора, становили один мільярд кубітів у той час, коли найкращі системи, які ми мали в лабораторії, становили приблизно п'ять кубітів».
Сучасні найпоширеніші системи виправлення помилок часто вимагають близько 1 000 фізичних кубітів для створення одного надійного логічного кубіта, виправленої помилки одиниці, що використовується для виконання обчислень. Ця надмірність допомогла підштовхнути оцінки для практичних відмовостійких систем до діапазону мільйонів кубітів, уповільнюючи прогрес до машин, здатних виконувати алгоритми, які можуть загрожувати RSA та криптографії на еліптичних кривих, що використовуються Bitcoin та Ethereum.
Блювштейн зазначив, що поточні лабораторні системи вже наближаються – а в деяких випадках перевищують – 6 000 фізичних кубітів. Іншими словами, ризик для криптографії може настати набагато раніше, ніж очікували експерти.
«Ви дійсно можете побачити, як розмір системи та керованість збільшуються з часом, коли необхідний розмір системи зменшується», – сказав він.
У вересні дослідники Caltech представили квантовий комп'ютер на нейтральних атомах, що працює з 6 100 кубітами з точністю 99,98% і часом когерентності 13 секунд. Це була віха на шляху до квантових машин із виправленням помилок, яка також оновила занепокоєння щодо майбутніх загроз для Bitcoin від алгоритму Шора.
Ця загроза спонукала уряди та технологічні компанії почати міграцію до постквантової криптографії або шифрування, розробленого для протистояння квантовим атакам. Однак дослідники застерігають, що залишаються серйозні інженерні виклики, включаючи масштабування квантових систем при підтримці надзвичайно низьких показників помилок.
«Просто мати 10 000 фізичних кубітів – це те, що може статися протягом року», – сказав Блювштейн. «Але це насправді не та мета, як думають люди. Це не так, як коли ви проектуєте комп'ютер, ви просто розміщуєте транзистори на чіпі, миєте руки і кажете, що закінчили. Це надзвичайно складне, дуже непросте завдання – фактично піти і побудувати одну з них».
Незважаючи на це, Блювштейн сказав, що практичний квантовий комп'ютер може з'явитися до кінця десятиліття.
Ця новина з'являється в той час, коли дослідники Google повідомили у вівторок про нові висновки, що свідчать про те, що майбутні квантові комп'ютери можуть зламати криптографію на еліптичних кривих з меншими ресурсами, ніж вважалося раніше. Це додало терміновості закликам до переходу на постквантову криптографію до того, як такі машини стануть життєздатними.
Хоча криптовалютна індустрія все частіше починає зосереджуватися на квантовому ризику, Блювштейн зазначив, що цей ризик виходить далеко за межі блокчейн-мереж і вимагає змін у більшій частині сучасного цифрового світу.
«Я думаю, вся цифрова інфраструктура світу. Це не просто блокчейн. Це пристрої інтернету речей, інтернет-зв'язок, маршрутизатори, супутники», – сказав він. «Це охоплює всю глобальну цифрову інфраструктуру, і це складно».
Щоденна розсилка Daily Debrief
Починайте кожен день з найактуальніших новин, а також оригінальних статей, подкастів, відео та багато іншого.
Джерело: https://decrypt.co/362988/cryptography-breaking-quantum-computers-closer-expected-caltech-bitcoin
