Google chwali „magiczny” przełom kwantowy, rośnie zagrożenie Dniem Q dla bitcoina

Najnowszy przełom kwantowy firmy Google

W czwartek firma Google Quantum AI ogłosiła, że naukowcom udało się zademonstrować technikę zwaną „kultywowaniem stanów magicznych” na firmowym procesorze kwantowym Willow, pokonując tym samym długotrwałą przeszkodę w rozwoju wielkoskalowych komputerów kwantowych z korekcją błędów.

W badaniach opublikowanych w czasopiśmie naukowym „Science” udało się 40-krotnie zmniejszyć liczbę błędów w porównaniu ze stanami kwantowymi, które nie zostały poddane temu procesowi. Naukowcy wygenerowali również tzw. stany T o rekordowej wierności logicznej wynoszącej 99,99%, wykazując wyjątkowo wysoką dokładność w kluczowym elemencie obliczeń kwantowych.

Stany magiczne to wyspecjalizowane zasoby kwantowe niezbędne do wykonywania określonych operacji kluczowych dla obliczeń kwantowych ogólnego przeznaczenia. Ich niezawodne generowanie stanowiło dotychczas poważne wyzwanie inżynieryjne – niektóre szacunki wskazują, że nawet 95% mocy obliczeniowej komputera kwantowego mogłoby być przeznaczone na ich wytwarzanie.

Technika opracowana przez Google rozwiązuje ten problem, wprowadzając stan kwantowy z zakłóceniami do niewielkiego obszaru procesora i wykorzystując skoordynowane pomiary do wykrywania błędów oraz eliminowania nieudanych prób.

Naukowcy zademonstrowali również metodę przenoszenia oczyszczonych stanów kwantowych między różnymi architekturami korekcji błędów, co stanowi ważną funkcję w kontekście skalowania systemów kwantowych.

Chociaż firma Google przyznała, że nadal istnieją poważne wyzwania techniczne, opisała te odkrycia jako kluczowy krok w kierunku budowy użytecznych, odpornych na uszkodzenia komputerów kwantowych, zdolnych do rozwiązywania problemów wykraczających poza możliwości konwencjonalnych maszyn.

Zagrożenie dla bezpieczeństwa kwantowego bitcoina

To przełomowe odkrycie potęguje rosnące obawy dotyczące ewentualnej podatności zabezpieczeń kryptograficznych bitcoina na ataki komputerów kwantowych – oczekiwanego kamienia milowego znanego jako „Q-Day”.

W marcu naukowcy z Google opublikowali odrębną analizę sugerującą, że złamanie kryptografii opartej na krzywych eliptycznych, stanowiącej podstawę podpisów cyfrowych bitcoina, mogłoby wymagać mniej niż 500 000 fizycznych kubitów, czyli około 20 razy mniej niż wynikało to z niektórych wcześniejszych szacunków.

W badaniach tych nakreślono również teoretyczny scenariusz, w którym wystarczająco zaawansowane komputery kwantowe mogłyby wywnioskować prywatny klucz bitcoina na podstawie ujawnionego klucza publicznego w ciągu około dziewięciu minut, potencjalnie umożliwiając atakującym przechwycenie transakcji przed ich potwierdzeniem.

Naukowcy oszacowali, że około 6,9 miliona BTC może być narażone na ujawnienie poprzez publicznie ujawnione klucze, w tym starsze formaty portfeli i adresy, które zostały ponownie wykorzystane.

Jednak obecnie nie istnieje żaden komputer kwantowy zdolny do przeprowadzenia takich ataków. Najnowsze badania Google dotyczące stanów magicznych nie wykazują zdolności do złamania kryptografii bitcoina, ale poruszają kwestię jednej z przeszkód technicznych w opracowywaniu maszyn, które mogłyby to ostatecznie osiągnąć.

We wrześniu firma Fidelity Digital Assets ostrzegła, że wystarczająco wydajne komputery kwantowe mogłyby w przyszłości wywnioskować klucze prywatne na podstawie ujawnionych kluczy publicznych Bitcoin. Firma przeanalizowała systemy podpisów odporne na ataki kwantowe, w tym proponowane podejście o nazwie SHRINCS, podkreślając jednocześnie komplikacje związane z większymi podpisami, które mogłyby zmniejszyć przepustowość transakcji Bitcoin i zwiększyć opłaty.

Wyzwania na przyszłość

Właśnie w tym tygodniu giełda kryptowalut Coinbase opublikowała szczegółową ocenę przedstawiającą wyzwania związane z przejściem Bitcoina na kryptografię odporną na ataki kwantowe.

Giełda, która twierdzi, że zabezpiecza około 15% podaży Bitcoina, podkreśliła, że zastąpienie istniejących algorytmów podpisów byłoby jedynie częścią rozwiązania. Programiści muszą również wziąć pod uwagę instytucjonalne systemy przechowywania aktywów, ograniczoną pojemność łańcucha bloków, kompatybilność z istniejącymi portfelami oraz środki przechowywane na nieaktywnych adresach.
Coinbase wskazała na propozycje, w tym BIP-360, jako potencjalne podstawy do wprowadzenia bardziej elastycznych zabezpieczeń kryptograficznych.

Szczególnie trudną kwestią są bitcoiny przechowywane w portfelach, których właściciele zgubili klucze prywatne lub z innych powodów nie są w stanie przenieść swoich środków do systemów spełniających nowe standardy bezpieczeństwa. Takie zasoby mogą pozostać narażone na zagrożenie nawet po wdrożeniu przez sieć zabezpieczeń odpornych na ataki kwantowe.

Firma Google wyznaczyła osobno rok 2029 jako termin migracji własnych systemów w kierunku kryptografii postkwantowej, co podkreśla przygotowania całej branży.

W przypadku bitcoina wyzwaniem nie jest bezpośrednia awaria zabezpieczeń, ale potencjalnie długotrwały proces koordynacji aktualizacji w zdecentralizowanej sieci – zanim komputery kwantowe staną się wystarczająco wydajne, by zagrozić istniejącym zabezpieczeniom.