Квантові комп'ютери, здатні зламати сучасну криптографію, можуть вимагати значно менше кубітів, ніж вважалося раніше, згідно з новим дослідженням Каліфорнійського технологічного інституту.

У дослідженні, опублікованому в понеділок, Caltech співпрацював з Oratomic з Пасадени, стартапом у сфері квантових обчислень, заснованим дослідниками Caltech, для розробки нової системи на нейтральних атомах, де окремі атоми захоплюються та контролюються лазерами, щоб діяти як кубіти. Це може дозволити відмовостійкому квантовому комп'ютеру запускати алгоритм Шора, який може витягувати приватні ключі з публічних ключів, що використовуються в еліптичній криптографії Bitcoin, використовуючи лише 10 000 реконфігурованих атомних кубітів.

Співзасновник і генеральний директор Oratomic Долев Блувштейн, запрошений співробітник з фізики в Caltech, заявив, що досягнення в квантових обчисленнях прискорюють терміни створення практичних машин та посилюють тиск щодо переходу на квантово-стійку криптографію.

«Люди звикли, що квантові комп'ютери завжди будуть через 10 років», — сказав Блувштейн Decrypt. «Але якщо подивитися, де ми були трохи більше десяти років тому, найкращі оцінки того, що потрібно було б для алгоритму Шора, становили один мільярд кубітів, тоді як найкращі системи, які ми мали в лабораторії, були приблизно п'ять кубітів».

Сучасні найпоширеніші системи виправлення помилок часто вимагають близько 1000 фізичних кубітів для створення одного надійного, логічного кубіта – одиниці з виправленою помилкою, що використовується для обчислень. Ці накладні витрати сприяли тому, що оцінки для практичних відмовостійких систем сягнули мільйонного діапазону кубітів, уповільнюючи прогрес у створенні машин, здатних виконувати алгоритми, що можуть загрожувати криптографії RSA та еліптичних кривих, які використовуються Bitcoin та Ethereum.

Блувштейн зазначив, що поточні лабораторні системи вже наближаються — а в деяких випадках перевищують — 6000 фізичних кубітів. Іншими словами, криптографічний ризик може настати значно раніше, ніж очікували експерти.

«Ви дійсно можете бачити, як розмір системи та керованість зростають з часом, оскільки необхідний розмір системи зменшується», — сказав він.

У вересні дослідники Caltech представили квантовий комп'ютер на нейтральних атомах, що працює з 6100 кубітами з точністю 99,98% та часом когерентності 13 секунд. Це стало важливою віхою на шляху до квантових машин з виправленням помилок, а також відновило занепокоєння щодо майбутніх загроз для Bitcoin від алгоритму Шора.

Ця загроза спонукала уряди та технологічні компанії почати перехід на постквантову криптографію, або шифрування, розроблене для протистояння квантовим атакам. Дослідники, однак, застерігають, що залишаються значні інженерні виклики, включаючи масштабування квантових систем при підтримці надзвичайно низьких показників помилок.

«Просто мати 10 000 фізичних кубітів — це те, що може статися протягом року», — сказав Блувштейн. «Але це насправді не та ціль, якою її вважають люди. Це не так, ніби ви проєктуєте комп'ютер, просто розміщуєте транзистори на чипі, миєте руки і говорите, що все готово. Це дуже нетривіальне, надзвичайно складне завдання — насправді піти і створити одне з таких пристроїв».

Незважаючи на це, Блувштейн сказав, що практичний квантовий комп'ютер може з'явитися до кінця десятиліття.

Ця новина з'явилася після того, як у вівторок дослідники Google повідомили про нові відкриття, припускаючи, що майбутні квантові комп'ютери зможуть зламати криптографію еліптичних кривих з меншими ресурсами, ніж вважалося раніше. Це посилило терміновість закликів до переходу на постквантову криптографію, перш ніж такі машини стануть життєздатними.

Хоча криптовалютна індустрія все більше починає зосереджуватися на квантових ризиках, Блувштейн зазначив, що цей ризик виходить далеко за межі блокчейн-мереж і вимагає змін у значній частині сучасного цифрового світу.

«Я думаю, що це стосується всієї цифрової інфраструктури світу. Це не тільки блокчейн. Це пристрої Інтернету речей, інтернет-комунікації, маршрутизатори, супутники», — сказав він. «Вона охоплює всю глобальну цифрову інфраструктуру, і це складно».