Quantencomputer-Rekord erhöht Anforderungen an Bitcoin-Sicherheit

Die Quantengenauigkeit verbessert sich rasant

Quantinuum gab am Montag bekannt, dass sein Helios-Quantencomputer eine logische Fehlerrate von nur fünf Fehlern pro Million Operationen erreicht hat – eine zehnfache Verbesserung gegenüber dem bisherigen Rekord vom September. Das Unternehmen behauptet, das Ergebnis sei zudem 100-mal besser als das beste veröffentlichte Ergebnis mit konkurrierenden Quantenhardware-Architekturen, über das zuvor Google Quantum AI berichtet hatte.

Dieser Durchbruch bewältigt eine der größten Herausforderungen des Quantencomputings: die Gewährleistung der Berechnungsgenauigkeit trotz der extremen Fehleranfälligkeit von Quantenbits, auch Qubits genannt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern erfordern Quantensysteme ausgefeilte Fehlerkorrekturtechniken, um komplexe Berechnungen zuverlässig durchzuführen.

Quantinuum erzielte das Ergebnis mithilfe einer als „Farbcode“ bekannten Technik, bei der mehrere physikalische Qubits zu zuverlässigeren logischen Qubits kombiniert werden. Die Forscher des Unternehmens zeigten zudem, dass die Fehlerzahl exponentiell abnahm, je mehr sie den Schutzgrad erhöhten, wobei jede getestete Erhöhung die verbleibenden logischen Fehler um den Faktor 12 reduzierte.

Die Ergebnisse bauen auf dem Durchbruch von Quantinuum vom September auf, bei dem eine andere Fehlerkorrekturmethode auf derselben Helios-Hardware zum Einsatz kam.

„Wir haben die Schwelle überschritten, die für exponentielle Verbesserungen der Genauigkeit erforderlich ist, und damit unseren Weg zu ‚Apollo‘ gefestigt sowie gezeigt, wie wir Anwendern helfen können, den kommerziellen Nutzen der Quantentechnologie in großem Maßstab zu erschließen“, erklärte Rajeeb Hazra, CEO von Quantinuum, in einer Stellungnahme.

Das Unternehmen erklärte, dass seine jüngste Errungenschaft die Fehlerkorrekturleistung in den Zielbereich für „Apollo“ bringt, seinen geplanten universellen fehlertoleranten Quantencomputer, der bis 2029 erwartet wird.

Robin Blume-Kohout, Co-Direktor des Quantum Performance Lab der Sandia National Laboratories, der nicht an der Forschung beteiligt war, bezeichnete den Erfolg als bedeutenden Meilenstein. Er erklärte, die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass ein skaliertes System bereits mit weniger als einer Million physikalischer Qubits nützliche fehlertolerante Rechenleistung erzielen könnte.

Die Ergebnisse beziehen sich jedoch auf einen spezifischen Fehlerkorrektur-Benchmark und nicht auf den Nachweis eines groß angelegten, universell einsetzbaren Quantencomputers. Es bestehen weiterhin erhebliche technische Herausforderungen, bevor solche Systeme komplexe Algorithmen zuverlässig ausführen können.

Die Quantenbedrohung für Bitcoin rückt in den Fokus

Die Ankündigung folgt auf einen separaten Durchbruch, den Google Quantum AI letzte Woche bekanntgab: Dort demonstrierten Forscher eine Technik namens „Magic State Cultivation“, die Fehler um den Faktor 40 reduzierte. Die Forschung erreichte eine logische Genauigkeit von 99,99 % bei der Erzeugung spezialisierter Quantenzustände, die für bestimmte fortgeschrittene Berechnungen benötigt werden.

Wie Bitcoin.com News berichtete, haben die Fortschritte von Google die Sorgen um den „Q-Day“ wieder angefacht – den hypothetischen Zeitpunkt, an dem Quantencomputer leistungsfähig genug werden, um weit verbreitete kryptografische Systeme zu knacken.

Anfang dieses Jahres schätzten Google-Forscher, dass zum Knacken der in Bitcoins digitalen Signaturen verwendeten Kryptografie auf Basis elliptischer Kurven weniger als 500.000 physikalische Qubits erforderlich sein könnten – etwa 20-mal weniger als in einigen früheren Schätzungen angenommen.

Die Studie skizzierte zudem ein theoretisches Szenario, in dem ein fortschrittlicher Quantencomputer in etwa neun Minuten einen privaten Bitcoin-Schlüssel aus einem offengelegten öffentlichen Schlüssel ableiten könnte.

Die Forscher schätzten, dass etwa 6,9 Millionen BTC – fast ein Drittel des gesamten möglichen Bitcoin-Vorrats – potenziell gefährdet sein könnten, da ihre öffentlichen Schlüssel bereits offengelegt wurden, darunter Guthaben in älteren Wallet-Formaten und wiederverwendeten Adressen.

Obwohl der jüngste Durchbruch von Quantinuum noch keine Fähigkeit zum Knacken der Bitcoin-Kryptografie demonstriert, stellt er einen Fortschritt auf dem Weg zu zuverlässiger Quantenberechnung dar, die solche Angriffe letztendlich möglich machen könnte.

Die Entwicklungen haben die Diskussionen darüber intensiviert, wie Kryptowährungsnetzwerke auf eine postquantenzeitliche Welt vorbereitet werden können. Fidelity Digital Assets hat davor gewarnt, dass offengelegte öffentliche Bitcoin-Schlüssel angreifbar werden könnten, während Coinbase die technischen Herausforderungen bei der Umstellung des Bitcoin-Netzwerks auf quantenresistente Kryptografie hervorgehoben hat.

Zu den möglichen Abwehrmaßnahmen zählen neue digitale Signaturverfahren, deren Umsetzung jedoch erhebliche Änderungen an der Bitcoin-Infrastruktur erfordern könnte, darunter umfangreichere Signaturen, Wallet-Upgrades und die Koordination innerhalb des dezentralen Netzwerks. Ein besonders schwieriges Problem sind ruhende Bitcoin-Bestände, deren Besitzer möglicherweise nicht in der Lage sind, ihre Guthaben auf quantenresistente Adressen zu migrieren.

Derzeit ist noch kein Quantencomputer in der Lage, die kryptografischen Schutzmechanismen von Bitcoin zu knacken. Da Quantinuum jedoch das Jahr 2029 als Ziel für sein fehlertolerantes Apollo-System ins Auge fasst und Google rasante Fortschritte bei entsprechenden Technologien macht, gewinnt der Wettlauf um die Entwicklung einer quantenresistenten Kryptowährungsinfrastruktur zunehmend an Dringlichkeit.