Pas Op Bitcoin: Cryptografie-Brekende Quantumcomputers Zijn Mogelijk Dichterbij Dan Verwacht, Zegt Caltech

Quantumcomputers die in staat zijn moderne cryptografie te breken, hebben mogelijk veel minder qubits nodig dan eerder werd aangenomen, volgens nieuw onderzoek van het California Institute of Technology.

In het maandag gepubliceerde onderzoek werkte Caltech samen met Oratomic, een in Pasadena gevestigde quantumcomputing-startup opgericht door Caltech-onderzoekers, om een nieuw neutrale-atoom systeem te ontwikkelen waarin individuele atomen worden vastgehouden en gecontroleerd met lasers om als qubits te fungeren. Dit zou een fouttolerante quantumcomputer in staat kunnen stellen Shor's algoritme uit te voeren, dat privésleutels kan afleiden uit de publieke sleutels die worden gebruikt in Bitcoin's elliptische-curve cryptografie, met slechts 10.000 herconfigureerbare atomaire qubits.

Oratomic medeoprichter en CEO Dolev Bluvstein, een bezoekend medewerker in de natuurkunde aan Caltech, zei dat vorderingen in quantumcomputing de tijdlijn voor praktische machines versnellen en de druk verhogen om te migreren naar quantumbestendige cryptografie.

"Mensen zijn gewend dat quantumcomputers altijd 10 jaar weg zijn," vertelde Bluvstein aan Decrypt. "Maar als je kijkt naar waar we iets meer dan tien jaar geleden waren, waren de beste schattingen van wat er nodig zou zijn voor Shor's algoritme één miljard qubits op een moment dat de beste systemen die we in het lab hadden ongeveer vijf qubits waren."

De meest voorkomende foutcorrectiesystemen van vandaag vereisen vaak ongeveer 1.000 fysieke qubits om één betrouwbare, logische qubit te creëren, de foutgecorrigeerde eenheid die wordt gebruikt om berekeningen uit te voeren. Die overhead heeft geholpen schattingen voor praktische fouttolerante systemen in het miljoen-qubit bereik te duwen, waardoor de vooruitgang vertraagde naar machines die in staat zijn algoritmen uit te voeren die RSA en elliptische-curve cryptografie gebruikt door Bitcoin en Ethereum kunnen bedreigen.

Bluvstein merkte op dat huidige labsystemen al naderen—en in sommige gevallen overschrijden—6.000 fysieke qubits. Met andere woorden, het cryptografierisico zou veel eerder kunnen zijn dan experts eerder verwachtten.

"Je kunt echt zien dat de systeemgrootte en beheersbaarheid in de loop van de tijd toenemen naarmate de vereiste systeemgrootte afneemt," zei hij.

In september onthulden Caltech-onderzoekers een neutrale-atoom quantumcomputer die 6.100 qubits gebruikt met 99,98% nauwkeurigheid en 13-seconden coherentietijden. Het was een mijlpaal richting foutgecorrigeerde quantummachines die ook bezorgdheid over toekomstige bedreigingen voor Bitcoin door Shor's algoritme hernieuwde.

De bedreiging heeft regeringen en technologiebedrijven ertoe aangezet te beginnen met migreren naar post-quantum cryptografie, of versleuteling ontworpen om quantumaanvallen te weerstaan. Onderzoekers waarschuwen echter dat er grote technische uitdagingen blijven, waaronder het opschalen van quantumsystemen met behoud van extreem lage foutpercentages.

"Alleen al het hebben van 10.000 fysieke qubits is iets dat binnen een jaar zou kunnen gebeuren," zei Bluvstein. "Maar dat is echt niet de doelpaal die mensen denken dat het is. Het is niet zo dat wanneer je een computer ontwerpt, je gewoon de transistors op de chip plaatst, je handen wast en zegt dat je klaar bent. Het is een zeer niet-triviale, extreem gecompliceerde taak om er daadwerkelijk een te bouwen."

Ondanks dit zei Bluvstein dat een praktische quantumcomputer voor het einde van het decennium zou kunnen verschijnen.

Het nieuws komt terwijl Google-onderzoekers dinsdag nieuwe bevindingen rapporteerden, die suggereren dat toekomstige quantumcomputers elliptische-curve cryptografie kunnen breken met minder middelen dan eerder werd gedacht. Dat voegde urgentie toe aan oproepen voor een overgang naar post-quantum cryptografie voordat dergelijke machines haalbaar worden.

Hoewel de cryptocurrency-industrie steeds meer aandacht is gaan besteden aan quantumrisico, zei Bluvstein dat dit risico veel verder reikt dan blockchain-netwerken en veranderingen vereist in een groot deel van de moderne digitale wereld.

"Ik denk de hele digitale infrastructuur van de wereld. Het is niet alleen blockchain. Het zijn internet of things-apparaten, internetcommunicatie, routers, satellieten," zei hij. "Het omvat de gehele wereldwijde digitale infrastructuur, en het is gecompliceerd."