Google рекламує «чарівний» прорив у квантфізиці на тлі Q-Day для біткойна

Останній квантовий прорив Google

У четвер Google Quantum AI повідомила, що дослідники успішно продемонстрували техніку під назвою «культивація магічного стану» на квантовому процесорі Willow, подолавши давню перешкоду на шляху до розробки великомасштабних квантових комп’ютерів із корекцією помилок.

У дослідженні, опублікованому в науковому журналі Science, вдалося досягти 40-кратного зменшення кількості помилок порівняно з квантовими станами, які не пройшли цей процес. Дослідники також створили так звані T-стани з рекордною логічною точністю 99,99%, продемонструвавши виняткову точність у критично важливому компоненті квантових обчислень.

«Магічні стани» — це спеціалізовані квантові ресурси, необхідні для виконання певних операцій, що є важливими для квантових обчислень загального призначення. Їх надійне створення було серйозним інженерним викликом: за деякими оцінками, на їх створення може припадати до 95 % потужності квантового комп’ютера.

Техніка Google вирішує цю проблему, вводячи зашумлений квантовий стан у невелику область процесора та використовуючи скоординовані вимірювання для виявлення помилок і усунення невдалих спроб.

Дослідники також продемонстрували метод передачі очищених квантових станів між різними архітектурами корекції помилок — важливу можливість для масштабування квантових систем.

Хоча Google визнала, що значні технічні виклики залишаються, компанія охарактеризувала ці результати як вирішальний крок на шляху до створення корисних, відмовостійких квантових комп’ютерів, здатних вирішувати задачі, що виходять за межі можливостей звичайних машин.

Квантова загроза безпеці біткойна

Цей прорив підсилює зростаючі побоювання щодо можливої вразливості криптографічної безпеки біткойна перед квантовими обчисленнями — очікуваної віхи, відомої як «Q-Day».

У березні дослідники Google опублікували окремий аналіз, який свідчить, що для зламу криптографії на основі еліптичних кривих, на якій ґрунтуються цифрові підписи біткойна, може знадобитися менше ніж 500 000 фізичних кубітів — це приблизно у 20 разів менше, ніж передбачали деякі попередні оцінки.

У цьому дослідженні також було описано теоретичний сценарій, за якого достатньо досконалі квантові комп’ютери могли б отримати приватний ключ біткойна на основі оприлюдненого публічного ключа приблизно за дев’ять хвилин, що потенційно дозволило б зловмисникам перехоплювати транзакції до їхнього підтвердження.

Дослідники оцінили, що приблизно 6,9 мільйона BTC можуть опинитися під загрозою через публічно оприлюднені ключі, включаючи старі формати гаманців та адреси, які використовувалися повторно.

Однак на сьогодні не існує жодного квантового комп’ютера, здатного здійснювати такі атаки. Останнє дослідження Google щодо «магічних станів» не демонструє здатності зламати криптографію біткойна, але воно стосується однієї з технічних перешкод на шляху розробки машин, які зрештою могли б це зробити.

У вересні компанія Fidelity Digital Assets попередила, що достатньо потужні квантові комп’ютери з часом зможуть вивести приватні ключі на основі оприлюднених публічних ключів біткойна. Компанія дослідила системи підписів, стійкі до квантових атак, зокрема запропонований підхід під назвою SHRINCS, водночас наголосивши на ускладненнях, пов’язаних із більшими підписами, які можуть знизити пропускну здатність транзакцій біткойна та збільшити комісії.

Виклики, що стоять попереду

Саме цього тижня криптобіржа Coinbase опублікувала детальний аналіз, у якому викладено виклики, пов’язані з переходом біткойна на квантово-стійку криптографію.

Біржа, яка, за її власними даними, зберігає приблизно 15 % від загального обсягу біткойнів, наголосила, що заміна існуючих алгоритмів підпису буде лише однією зі складових рішення. Розробники також повинні врахувати інституційні системи зберігання, обмежену пропускну здатність блокчейну, сумісність з існуючими гаманцями та кошти, що зберігаються на неактивних адресах.

Coinbase вказала на пропозиції, зокрема BIP-360, як на потенційну основу для впровадження більш адаптивних криптографічних засобів захисту.

Особливо складне питання стосується біткойнів, що зберігаються у гаманцях, власники яких втратили свої приватні ключі або з інших причин не можуть перевести свої кошти на нові стандарти безпеки. Такі активи можуть залишатися вразливими навіть після того, як мережа перейде на квантово-стійкі засоби захисту.

Компанія Google окремо визначила 2029 рік як термін переходу своїх власних систем на постквантову криптографію, підкреслюючи загальну підготовку галузі.

Для біткойна викликом є не безпосередня вразливість безпеки, а потенційно тривалий процес координації оновлень у децентралізованій мережі — до того, як квантові комп’ютери стануть достатньо потужними, щоб загрожувати існуючим засобам захисту.