Computerele cuantice capabile să spargă criptografia modernă ar putea necesita mult mai puțini qubiți decât se credea anterior, conform unei noi cercetări de la California Institute of Technology.
În studiul publicat luni, Caltech a colaborat cu Oratomic, o companie startup de calcul cuantic din Pasadena, fondată de cercetători de la Caltech, pentru a dezvolta un nou sistem cu atomi neutri în care atomii individuali sunt captați și controlați cu lasere pentru a acționa ca qubiți. Acest lucru ar putea permite unui computer cuantic tolerant la erori să ruleze algoritmul lui Shor, care ar putea extrage cheile private din cheile publice utilizate în criptografia cu curbe eliptice a Bitcoin, cu doar 10.000 de qubiți atomici reconfigurabili.
Co-fondatorul și CEO-ul Oratomic, Dolev Bluvstein, asociat vizitator în fizică la Caltech, a declarat că progresele în calculul cuantic accelerează calendarul pentru mașini practice și cresc presiunea de a migra către criptografia rezistentă la cuantică.
„Oamenii sunt obișnuiți ca computerele cuantice să fie mereu la 10 ani distanță”, a declarat Bluvstein pentru Decrypt. „Dar când te ui unde eram cu puțin peste zece ani în urmă, cele mai bune estimări despre ce ar fi necesar pentru algoritmul lui Shor erau de un miliard de qubiți într-un moment în care cele mai bune sisteme pe care le aveam în laborator erau de aproximativ cinci qubiți.”
Cele mai comune sisteme de corectare a erorilor de astăzi necesită adesea aproximativ 1.000 de qubiți fizici pentru a crea un singur qubit logic fiabil, unitatea corectată de erori utilizată pentru a efectua calcule. Această suprasarcină a contribuit la împingerea estimărilor pentru sistemele practice tolerante la erori în gama de milioane de qubiți, încetinind progresul către mașini capabile să ruleze algoritmi care ar putea amenința criptografia RSA și cea cu curbe eliptice utilizată de Bitcoin și Ethereum.
Bluvstein a menționat că sistemele de laborator actuale se apropie deja – și, în unele cazuri, depășesc – 6.000 de qubiți fizici. Cu alte cuvinte, riscul criptografic ar putea apărea mult mai devreme decât se așteptau experții anterior.
„Puteți vedea cu adevărat dimensiunea și controlabilitatea sistemului crescând în timp, pe măsură ce dimensiunea necesară a sistemului scade”, a spus el.
În septembrie, cercetătorii de la Caltech au dezvăluit un computer cuantic cu atomi neutri care opera 6.100 de qubiți cu o precizie de 99,98% și timpi de coerență de 13 secunde. A fost o piatră de hotar către mașini cuantice cu corectare de erori, care a reînnoit și preocupările legate de viitoarele amenințări la adresa Bitcoin din partea algoritmului lui Shor.
Amenințarea a determinat guvernele și firmele de tehnologie să înceapă migrarea către criptografia post-cuantică, sau criptarea concepută să reziste atacurilor cuantice. Cercetătorii avertizează, totuși, că rămân provocări inginerești majore, inclusiv scalarea sistemelor cuantice, menținând în același timp rate de eroare extrem de scăzute.
„Doar a avea 10.000 de qubiți fizici este ceva ce s-ar putea întâmpla într-un an”, a spus Bluvstein. „Dar asta nu este cu adevărat obiectivul pe care oamenii îl cred. Nu este ca atunci când proiectezi un computer, doar pui tranzistorii pe cip, te speli pe mâini și spui că ai terminat. Este o sarcină extrem de netrivială, extrem de complicată să construiești de fapt unul dintre aceste sisteme.”
În ciuda acestui fapt, Bluvstein a declarat că un computer cuantic practic ar putea apărea înainte de sfârșitul deceniului.
Vestea vine în contextul în care cercetătorii Google au raportat marți noi descoperiri, sugerând că viitoarele computere cuantice ar putea sparge criptografia cu curbe eliptice cu mai puține resurse decât se credea anterior. Acest lucru a adăugat urgență apelurilor pentru o tranziție la criptografia post-cuantică înainte ca astfel de mașini să devină viabile.
Deși industria criptomonedelor a început să se concentreze din ce în ce mai mult pe riscul cuantic, Bluvstein a declarat că acest risc se extinde mult dincolo de rețelele blockchain și necesită schimbări în mare parte din lumea digitală modernă.
„Cred că întreaga infrastructură digitală a lumii. Nu este doar blockchain. Sunt dispozitive Internet of Things, comunicare pe internet, routere, sateliți”, a spus el. „Se întinde pe întreaga infrastructură digitală globală și este complicat.”