بر اساس تحقیقات جدید موسسه فناوری کالیفرنیا (کلتک)، کامپیوترهای کوانتومی که قادر به شکستن رمزنگاری مدرن هستند، ممکن است به کیوبیتهای بسیار کمتری از آنچه قبلاً تصور میشد، نیاز داشته باشند.
در مطالعهای که دوشنبه منتشر شد، کلتک با شرکت اوراتومیک (Oratomic) مستقر در پاسادنا، یک استارتاپ رایانش کوانتومی که توسط محققان کلتک تأسیس شده است، همکاری کرد تا یک سیستم جدید اتم خنثی توسعه دهد که در آن اتمهای منفرد با لیزر به دام افتاده و کنترل میشوند تا به عنوان کیوبیت عمل کنند. این کار میتواند به یک کامپیوتر کوانتومی مقاوم در برابر خطا اجازه دهد تا الگوریتم شور را اجرا کند، که میتواند کلیدهای خصوصی را از کلیدهای عمومی مورد استفاده در رمزنگاری منحنی بیضوی بیتکوین، با استفاده از تنها ۱۰,۰۰۰ کیوبیت اتمی قابل تنظیم مجدد، استخراج کند.
دولف بلووستین، همبنیانگذار و مدیرعامل اوراتومیک و استادیار مهمان فیزیک در کلتک، گفت که پیشرفتها در رایانش کوانتومی، جدول زمانی برای ماشینهای عملی را تسریع میبخشد و فشار برای مهاجرت به رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم را افزایش میدهد.
بلووستین به Decrypt گفت: "مردم عادت کردهاند که کامپیوترهای کوانتومی همیشه ۱۰ سال دیگر از راه برسند. اما وقتی به جایی که بیش از ده سال پیش بودیم نگاه میکنید، بهترین تخمینها برای آنچه که برای الگوریتم شور لازم بود، یک میلیارد کیوبیت بود در حالی که بهترین سیستمهایی که در آزمایشگاه داشتیم تقریباً پنج کیوبیت بودند."
رایجترین سیستمهای تصحیح خطا امروزه اغلب به حدود ۱,۰۰۰ کیوبیت فیزیکی برای ایجاد یک کیوبیت منطقی قابل اعتماد، یعنی واحد تصحیحشده خطا که برای انجام محاسبات استفاده میشود، نیاز دارند. این سربار به سوق دادن تخمینها برای سیستمهای عملی مقاوم در برابر خطا به محدوده میلیون کیوبیت کمک کرده است و پیشرفت به سمت ماشینهایی را که قادر به اجرای الگوریتمهایی هستند که میتوانند رمزنگاری RSA و منحنی بیضوی مورد استفاده بیتکوین و اتریوم را تهدید کنند، کند کرده است.
بلووستین اشاره کرد که سیستمهای آزمایشگاهی کنونی در حال حاضر به ۶,۰۰۰ کیوبیت فیزیکی نزدیک شدهاند – و در برخی موارد از آن فراتر رفتهاند. به عبارت دیگر، خطر رمزنگاری ممکن است بسیار زودتر از آنچه کارشناسان قبلاً انتظار داشتند، فرا برسد.
او گفت: "شما واقعاً میتوانید ببینید که اندازه سیستم و قابلیت کنترل آن با گذشت زمان و با کاهش اندازه سیستم مورد نیاز، افزایش مییابد."
در سپتامبر، محققان کلتک یک کامپیوتر کوانتومی اتم خنثی را رونمایی کردند که با ۶,۱۰۰ کیوبیت و دقت ۹۹.۹۸% و زمان همبستگی ۱۳ ثانیه کار میکرد. این یک نقطه عطف به سمت ماشینهای کوانتومی تصحیحشده خطا بود که همچنین نگرانیها را در مورد تهدیدات آینده برای بیتکوین از طریق الگوریتم شور دوباره زنده کرد.
این تهدید دولتها و شرکتهای فناوری را بر آن داشته است تا به رمزنگاری پسا-کوانتوم، یا رمزنگاری طراحی شده برای مقاومت در برابر حملات کوانتومی، مهاجرت کنند. با این حال، محققان هشدار میدهند که چالشهای مهندسی بزرگی باقی ماندهاند، از جمله مقیاسپذیری سیستمهای کوانتومی در حالی که نرخ خطای بسیار پایینی را حفظ میکنند.
بلووستین گفت: "داشتن ۱۰,۰۰۰ کیوبیت فیزیکی چیزی است که میتواند ظرف یک سال اتفاق بیفتد. اما این واقعاً آن نقطهی هدف نیست که مردم فکر میکنند. اینطور نیست که وقتی یک کامپیوتر طراحی میکنید، فقط ترانزیستورها را روی تراشه بگذارید، دستهایتان را بشویید و بگویید کار تمام است. ساختن یکی از اینها یک کار بسیار پیچیده و غیربدیهی است."
با وجود این، بلووستین گفت که یک کامپیوتر کوانتومی عملی میتواند قبل از پایان دهه ظهور کند.
این خبر در حالی منتشر میشود که محققان گوگل روز سهشنبه یافتههای جدیدی را گزارش کردند که نشان میدهد کامپیوترهای کوانتومی آینده میتوانند رمزنگاری منحنی بیضوی را با منابع کمتری نسبت به آنچه قبلاً تصور میشد، بشکنند. این امر فوریت را به درخواستها برای انتقال به رمزنگاری پسا-کوانتوم قبل از اینکه چنین ماشینهایی عملی شوند، افزود.
اگرچه صنعت ارزهای دیجیتال به طور فزایندهای بر خطر کوانتوم متمرکز شده است، بلووستین گفت که این خطر فراتر از شبکههای بلاکچین گسترش مییابد و نیازمند تغییرات در بخش بزرگی از جهان دیجیتال مدرن است.
او گفت: "من فکر میکنم زیرساخت دیجیتال کل جهان [در خطر است]. این فقط بلاکچین نیست. این شامل دستگاههای اینترنت اشیا، ارتباطات اینترنتی، روترها، ماهوارهها میشود. این کل زیرساخت دیجیتال جهانی را در بر میگیرد و پیچیده است."