Selon de nouvelles recherches du California Institute of Technology, les ordinateurs quantiques capables de briser la cryptographie moderne pourraient nécessiter beaucoup moins de qubits qu'on ne le pensait auparavant.

Dans l'étude publiée lundi, Caltech a collaboré avec Oratomic, une startup de calcul quantique basée à Pasadena et fondée par des chercheurs de Caltech, pour développer un nouveau système à atomes neutres dans lequel les atomes individuels sont piégés et contrôlés par des lasers pour agir comme des qubits. Cela pourrait permettre à un ordinateur quantique tolérant aux pannes d'exécuter l'algorithme de Shor, qui pourrait dériver les clés privées des clés publiques utilisées dans la cryptographie à courbe elliptique de Bitcoin, avec aussi peu que 10 000 qubits atomiques reconfigurables.

Dolev Bluvstein, co-fondateur et PDG d'Oratomic, et chercheur associé en physique à Caltech, a déclaré que les avancées en informatique quantique accélèrent le calendrier de mise en œuvre des machines pratiques et augmentent la pression pour migrer vers la cryptographie résistante au quantique.

« Les gens ont l'habitude que les ordinateurs quantiques soient toujours à 10 ans de distance », a déclaré Bluvstein à Decrypt. « Mais si l'on regarde où nous en étions il y a un peu plus de dix ans, les meilleures estimations de ce qui serait nécessaire pour l'algorithme de Shor étaient d'un milliard de qubits à une époque où les meilleurs systèmes que nous avions en laboratoire étaient d'environ cinq qubits. »

Les systèmes de correction d'erreurs les plus courants d'aujourd'hui nécessitent souvent environ 1 000 qubits physiques pour créer un seul qubit logique fiable, l'unité corrigée des erreurs utilisée pour effectuer les calculs. Cette surcharge a contribué à repousser les estimations pour les systèmes tolérants aux pannes pratiques dans la gamme du million de qubits, ralentissant les progrès vers des machines capables d'exécuter des algorithmes qui pourraient menacer la cryptographie RSA et à courbe elliptique utilisée par Bitcoin et Ethereum.

Bluvstein a noté que les systèmes de laboratoire actuels approchent — et dans certains cas dépassent — déjà les 6 000 qubits physiques. En d'autres termes, le risque cryptographique pourrait se concrétiser beaucoup plus tôt que les experts ne l'avaient prévu.

« On peut vraiment voir la taille et la contrôlabilité du système augmenter au fil du temps à mesure que la taille requise du système diminue », a-t-il déclaré.

En septembre, des chercheurs de Caltech ont dévoilé un ordinateur quantique à atomes neutres fonctionnant avec 6 100 qubits, une précision de 99,98 % et des temps de cohérence de 13 secondes. Il s'agissait d'une étape importante vers des machines quantiques à correction d'erreurs, qui a également ravivé les inquiétudes concernant les menaces futures pour Bitcoin de la part de l'algorithme de Shor.

Cette menace a incité les gouvernements et les entreprises technologiques à commencer à migrer vers la cryptographie post-quantique, ou un chiffrement conçu pour résister aux attaques quantiques. Les chercheurs, cependant, avertissent que des défis d'ingénierie majeurs subsistent, notamment la mise à l'échelle des systèmes quantiques tout en maintenant des taux d'erreur extrêmement bas.

« Avoir simplement 10 000 qubits physiques est quelque chose qui pourrait arriver d'ici un an », a déclaré Bluvstein. « Mais ce n'est vraiment pas l'objectif que les gens imaginent. Ce n'est pas comme lorsque vous concevez un ordinateur, vous mettez simplement les transistors sur la puce, vous vous lavez les mains et vous dites que c'est fait. C'est une tâche très non-triviale, extrêmement compliquée, que de réellement en construire un. »

Malgré cela, Bluvstein a déclaré qu'un ordinateur quantique pratique pourrait voir le jour avant la fin de la décennie.

Cette nouvelle intervient alors que des chercheurs de Google ont rapporté de nouvelles découvertes mardi, suggérant que les futurs ordinateurs quantiques pourraient briser la cryptographie à courbe elliptique avec moins de ressources qu'on ne le pensait auparavant. Cela a ajouté de l'urgence aux appels à une transition vers la cryptographie post-quantique avant que de telles machines ne deviennent viables.

Bien que l'industrie de la cryptomonnaie ait de plus en plus commencé à se concentrer sur le risque quantique, Bluvstein a déclaré que ce risque s'étend bien au-delà des réseaux blockchain et nécessite des changements dans une grande partie du monde numérique moderne.

« Je pense à toute l'infrastructure numérique mondiale. Ce n'est pas seulement la blockchain. Ce sont les appareils de l'internet des objets, la communication internet, les routeurs, les satellites », a-t-il déclaré. « Cela englobe toute l'infrastructure numérique mondiale, et c'est compliqué. »