Πρόσεχε Bitcoin: Οι Κβαντικοί Υπολογιστές που Σπάνε την Κρυπτογράφηση Μπορεί να Είναι Πιο Κοντά από το Αναμενόμενο, Λέει το Caltech

Οι κβαντικοί υπολογιστές ικανοί να σπάσουν τη σύγχρονη κρυπτογραφία μπορεί να χρειάζονται πολύ λιγότερα qubits από ό,τι πιστεύονταν προηγουμένως, σύμφωνα με νέα έρευνα από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνια.

Στη μελέτη που δημοσιεύθηκε τη Δευτέρα, το Caltech συνεργάστηκε με την Oratomic με έδρα την Πασαντίνα, μια νεοφυή εταιρεία κβαντικών υπολογιστών που ιδρύθηκε από ερευνητές του Caltech, για να αναπτύξει ένα νέο σύστημα ουδέτερων ατόμων στο οποίο μεμονωμένα άτομα παγιδεύονται και ελέγχονται με λέιζερ για να λειτουργούν ως qubits. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει σε έναν ανθεκτικό σε σφάλματα κβαντικό υπολογιστή να εκτελέσει τον αλγόριθμο Shor, ο οποίος θα μπορούσε να εξάγει ιδιωτικά κλειδιά από τα δημόσια κλειδιά που χρησιμοποιούνται στην κρυπτογραφία ελλειπτικής καμπύλης του Bitcoin, με μόλις 10.000 αναδιαμορφώσιμα ατομικά qubits.

Ο συνιδρυτής και CEO της Oratomic, Dolev Bluvstein, επισκέπτης συνεργάτης στη φυσική στο Caltech, δήλωσε ότι οι εξελίξεις στους κβαντικούς υπολογιστές επιταχύνουν το χρονοδιάγραμμα για πρακτικές μηχανές και αυξάνουν την πίεση για μετάβαση σε κρυπτογραφία ανθεκτική στην κβαντική τεχνολογία.

"Οι άνθρωποι έχουν συνηθίσει να βρίσκονται οι κβαντικοί υπολογιστές πάντα 10 χρόνια μακριά," δήλωσε ο Bluvstein στο Decrypt. "Αλλά όταν κοιτάζεις πού ήμασταν πριν από λίγο περισσότερο από δέκα χρόνια, οι καλύτερες εκτιμήσεις για το τι θα απαιτούνταν για τον αλγόριθμο Shor ήταν ένα δισεκατομμύριο qubits τη στιγμή που τα καλύτερα συστήματα που είχαμε στο εργαστήριο ήταν περίπου πέντε qubits."

Τα πιο συνηθισμένα σημερινά συστήματα διόρθωσης σφαλμάτων συχνά απαιτούν περίπου 1.000 φυσικά qubits για να δημιουργήσουν ένα μόνο αξιόπιστο, λογικό qubit, τη μονάδα διορθωμένη από σφάλματα που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση υπολογισμών. Αυτό το επιπλέον κόστος έχει βοηθήσει να ωθηθούν οι εκτιμήσεις για πρακτικά ανθεκτικά σε σφάλματα συστήματα στο εύρος του εκατομμυρίου qubits, επιβραδύνοντας την πρόοδο προς μηχανές ικανές να εκτελούν αλγόριθμους που θα μπορούσαν να απειλήσουν την κρυπτογραφία RSA και ελλειπτικής καμπύλης που χρησιμοποιείται από το Bitcoin και το Ethereum.

Ο Bluvstein σημείωσε ότι τα τρέχοντα εργαστηριακά συστήματα ήδη πλησιάζουν—και σε ορισμένες περιπτώσεις υπερβαίνουν—τα 6.000 φυσικά qubits. Με άλλα λόγια, ο κίνδυνος κρυπτογραφίας μπορεί να είναι πολύ συντομότερα από ό,τι περίμεναν οι ειδικοί προηγουμένως.

"Μπορείς πραγματικά να δεις το μέγεθος του συστήματος και την ελεγξιμότητα να αυξάνονται με την πάροδο του χρόνου καθώς το απαιτούμενο μέγεθος συστήματος μειώνεται," είπε.

Τον Σεπτέμβριο, ερευνητές του Caltech αποκάλυψαν έναν κβαντικό υπολογιστή ουδέτερων ατόμων που λειτουργεί με 6.100 qubits με ακρίβεια 99,98% και χρόνους συνοχής 13 δευτερολέπτων. Ήταν ένα ορόσημο προς κβαντικές μηχανές διορθωμένες από σφάλματα που επίσης ανανέωσε τις ανησυχίες για μελλοντικές απειλές για το Bitcoin από τον αλγόριθμο Shor.

Η απειλή έχει προτρέψει κυβερνήσεις και εταιρείες τεχνολογίας να αρχίσουν τη μετάβαση σε μετα-κβαντική κρυπτογραφία, ή κρυπτογράφηση σχεδιασμένη να αντέχει σε κβαντικές επιθέσεις. Οι ερευνητές, ωστόσο, προειδοποιούν ότι παραμένουν σημαντικές τεχνικές προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένης της κλιμάκωσης των κβαντικών συστημάτων διατηρώντας παράλληλα εξαιρετικά χαμηλά ποσοστά σφαλμάτων.

"Το να έχεις απλώς 10.000 φυσικά qubits είναι κάτι που θα μπορούσε να συμβεί μέσα σε ένα χρόνο," δήλωσε ο Bluvstein. "Αλλά αυτό δεν είναι πραγματικά ο στόχος που νομίζουν οι άνθρωποι. Δεν είναι σαν όταν σχεδιάζεις έναν υπολογιστή, απλά βάζεις τα τρανζίστορ στο chip, πλένεις τα χέρια σου και λες ότι τελείωσες. Είναι ένα εξαιρετικά μη τετριμμένο, εξαιρετικά περίπλοκο έργο να χτίσεις πραγματικά ένα από αυτά."

Παρά αυτό, ο Bluvstein δήλωσε ότι ένας πρακτικός κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να εμφανιστεί πριν από το τέλος της δεκαετίας.

Τα νέα έρχονται καθώς ερευνητές της Google ανέφεραν νέα ευρήματα την Τρίτη, υποδηλώνοντας ότι μελλοντικοί κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν να σπάσουν την κρυπτογραφία ελλειπτικής καμπύλης με λιγότερους πόρους από ό,τι σκέφτονταν προηγουμένως. Αυτό πρόσθεσε επείγον χαρακτήρα στις εκκλήσεις για μετάβαση σε μετα-κβαντική κρυπτογραφία πριν τέτοιες μηχανές γίνουν βιώσιμες.

Αν και η βιομηχανία κρυπτονομισμάτων έχει αρχίσει όλο και περισσότερο να επικεντρώνεται στον κβαντικό κίνδυνο, ο Bluvstein δήλωσε ότι ο κίνδυνος εκτείνεται πολύ πέρα από τα δίκτυα blockchain και απαιτεί αλλαγές σε μεγάλο μέρος του σύγχρονου ψηφιακού κόσμου.

"Νομίζω ότι η ψηφιακή υποδομή ολόκληρου του κόσμου. Δεν είναι μόνο το blockchain. Είναι συσκευές διαδικτύου των πραγμάτων, επικοινωνία διαδικτύου, δρομολογητές, δορυφόροι," είπε. "Εκτείνεται σε ολόκληρη την παγκόσμια ψηφιακή υποδομή και είναι περίπλοκο."