Saugokitės Bitcoin: kriptografiją laužantys kvantiniai kompiuteriai gali būti arčiau nei tikėtasi, sako Caltech

Remiantis nauju Kalifornijos technologijos instituto tyrimu, kvantiniams kompiuteriams, galintiems sulaužyti šiuolaikinę kriptografiją, gali prireikti daug mažiau kubitų, nei manyta anksčiau.

Pirmadienį paskelbtame tyrime „Caltech“ bendradarbiavo su Pasadenoje įsikūrusia „Oratomic“ – „Caltech“ tyrėjų įkurta kvantinio skaičiavimo įmone, kad sukurtų naują neutralių atomų sistemą, kurioje atskiri atomai būtų įstrigę ir valdomi lazeriais, kad veiktų kaip kubitai. Tai padarius, gedimams atsparus kvantinis kompiuteris galėtų paleisti Shor algoritmą, kuris galėtų gauti privačius raktus iš viešųjų raktų, naudojamų Bitcoin elipsinės kreivės kriptografijoje, su vos 10 000 perkonfigūruojamų atominių kubitų.

„Oratomic“ vienas iš įkūrėjų ir generalinis direktorius Dolev Bluvstein, „Caltech“ kviestinis fizikos bendradarbis, teigė, kad kvantinių skaičiavimų pažanga pagreitina praktinių mašinų kūrimo laiką ir didina spaudimą pereiti prie kvantinei atsparios kriptografijos.

„Žmonės įpratę, kad kvantiniai kompiuteriai visada yra už 10 metų“, – sakė Bluvsteinas Iššifruoti. „Tačiau pažvelgus į tai, kur buvome prieš šiek tiek daugiau nei dešimt metų, geriausi skaičiavimai, ko reikėtų Šoro algoritmui, buvo milijardas kubitų tuo metu, kai geriausios mūsų laboratorijoje esančios sistemos buvo maždaug penkių kubitų.

Šiandienos labiausiai paplitusioms klaidų taisymo sistemoms dažnai reikia apie 1000 fizinių kubitų, kad būtų sukurtas vienas patikimas, logiškas kubitas – klaidų taisymo vienetas, naudojamas skaičiavimams atlikti. Šios papildomos išlaidos padėjo padidinti praktinių gedimams atsparių sistemų skaičiavimus iki milijonų kubitų, sulėtindamos pažangą link mašinų, galinčių vykdyti algoritmus, galinčius kelti grėsmę RSA ir elipsinės kreivės kriptografijai, naudojamai Bitcoin ir Ethereum.

Bluvsteinas pažymėjo, kad dabartinės laboratorinės sistemos jau artėja ir kai kuriais atvejais viršija 6000 fizinių kubitų. Kitaip tariant, kriptografijos rizika gali būti daug anksčiau, nei anksčiau tikėjosi ekspertai.

„Jūs tikrai matote, kad sistemos dydis ir valdomumas laikui bėgant didėja, kai reikiamas sistemos dydis mažėja“, – sakė jis.

Rugsėjo mėnesį Caltech mokslininkai atskleidė neutralių atomų kvantinį kompiuterį, veikiantį 6100 kubitų 99,98% tikslumu ir 13 sekundžių koherencijos laiku. Tai buvo žingsnis link klaidų taisytų kvantinių mašinų, kurios taip pat atnaujino susirūpinimą dėl būsimų Shor algoritmo grėsmių Bitcoin.

Grėsmė paskatino vyriausybes ir technologijų įmones pradėti pereiti prie postkvantinės kriptografijos arba šifravimo, skirto atlaikyti kvantines atakas. Tačiau mokslininkai perspėja, kad išlieka didelių inžinerinių iššūkių, įskaitant kvantinių sistemų mastelio keitimą išlaikant itin žemą klaidų lygį.

„Vien 10 000 fizinių kubitų gali įvykti per metus“, – sakė Bluvsteinas. „Bet tai tikrai nėra ta, kurią žmonės galvoja. Tai nėra taip, kaip kurdami kompiuterį, tiesiog įdedate tranzistorius ant lusto, nusiplaunate rankas ir sakote, kad baigėte. Tai labai nebanali, nepaprastai sudėtinga užduotis iš tikrųjų eiti ir sukurti vieną iš jų.”

Nepaisant to, Bluvsteinas teigė, kad praktiškas kvantinis kompiuteris gali atsirasti iki dešimtmečio pabaigos.

Šios naujienos pasirodė tada, kai „Google“ mokslininkai antradienį pranešė apie naujus atradimus, kurie rodo, kad būsimi kvantiniai kompiuteriai gali sulaužyti elipsinės kreivės kriptografiją su mažiau išteklių, nei manyta anksčiau. Tai dar labiau padidino raginimus pereiti prie kvantinės kriptografijos, kol tokios mašinos taps gyvybingos.

Nors kriptovaliutų pramonė vis daugiau dėmesio skiria kvantinei rizikai, Bluvsteinas teigė, kad rizika apima daug daugiau nei blokų grandinės tinklus ir reikalauja pokyčių daugelyje šiuolaikinio skaitmeninio pasaulio.

„Manau, kad visa pasaulio skaitmeninė infrastruktūra. Tai ne tik blokų grandinė. Tai daiktų internetas, įrenginiai, interneto ryšys, maršrutizatoriai, palydovai”, – sakė jis. „Jis apima visą pasaulinę skaitmeninę infrastruktūrą ir yra sudėtingas.