قد تحتاج الحواسيب الكمومية القادرة على كسر التشفير الحديث إلى عدد أقل بكثير من الكيوبتات مما كان يُعتقد سابقًا، وفقًا لبحث جديد من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
في الدراسة التي نُشرت يوم الاثنين، عمل معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك) مع شركة أوراتوميك (Oratomic) الناشئة في مجال الحوسبة الكمومية ومقرها باسادينا، والتي أسسها باحثو كالتيك، لتطوير نظام ذرة متعادلة جديد حيث تُحجز الذرات الفردية وتُتحكم فيها بالليزر لتعمل ككيوبتات. قد يسمح القيام بذلك لحاسوب كمومي يتحمل الأخطاء بتشغيل خوارزمية شور، والتي يمكن أن تستنتج المفاتيح الخاصة من المفاتيح العامة المستخدمة في تشفير المنحنى الإهليلجي للبيتكوين، باستخدام ما لا يقل عن 10,000 كيوبت ذري قابل لإعادة التشكيل.
قال دوليف بلوفشتاين، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة أوراتوميك، وهو زميل زائر في الفيزياء بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، إن التطورات في الحوسبة الكمومية تسرّع الجدول الزمني للآلات العملية وتزيد الضغط للانتقال إلى التشفير المقاوم للكم.
صرح بلوفشتاين لـ Decrypt: "اعتاد الناس على أن الحواسيب الكمومية على بُعد 10 سنوات دائمًا". "لكن عندما ننظر إلى أين كنا قبل ما يزيد قليلاً عن عشر سنوات، كانت أفضل التقديرات لما هو مطلوب لخوارزمية شور هي مليار كيوبت في وقت كانت فيه أفضل الأنظمة المتوفرة لدينا في المختبر حوالي خمسة كيوبتات".
غالبًا ما تتطلب أنظمة تصحيح الأخطاء الأكثر شيوعًا اليوم حوالي 1,000 كيوبت فيزيائي لإنشاء كيوبت منطقي موثوق واحد، وهو الوحدة المصححة للأخطاء المستخدمة لإجراء العمليات الحسابية. وقد ساعدت هذه التكلفة الإضافية في دفع التقديرات للأنظمة العملية المتحملة للأخطاء إلى نطاق المليون كيوبت، مما أبطأ التقدم نحو آلات قادرة على تشغيل خوارزميات قد تهدد تشفير RSA والمنحنى الإهليلجي المستخدم بواسطة البيتكوين والإيثيريوم.
أشار بلوفشتاين إلى أن أنظمة المختبر الحالية تقترب بالفعل — وفي بعض الحالات تتجاوز — 6,000 كيوبت فيزيائي. بعبارة أخرى، قد يكون خطر التشفير أقرب بكثير مما توقعه الخبراء سابقًا.
قال: "يمكنك حقًا رؤية حجم النظام وقابليته للتحكم يزدادان بمرور الوقت مع انخفاض حجم النظام المطلوب".
في سبتمبر، كشف باحثو كالتيك عن حاسوب كمومي ذو ذرة متعادلة يعمل بـ 6,100 كيوبت بدقة 99.98% وأوقات تماسك تبلغ 13 ثانية. كان هذا إنجازًا مهمًا نحو آلات كمومية مصححة للأخطاء، وقد جدد أيضًا المخاوف بشأن التهديدات المستقبلية للبيتكوين من خوارزمية شور.
لقد دفع هذا التهديد الحكومات وشركات التكنولوجيا إلى البدء في الانتقال إلى التشفير ما بعد الكمومي، أو التشفير المصمم لمقاومة الهجمات الكمومية. ومع ذلك، يحذر الباحثون من أن تحديات هندسية كبيرة لا تزال قائمة، بما في ذلك توسيع نطاق الأنظمة الكمومية مع الحفاظ على معدلات خطأ منخفضة للغاية.
قال بلوفشتاين: "مجرد امتلاك 10,000 كيوبت فيزيائي هو شيء يمكن أن يحدث في غضون عام". "لكن هذا ليس حقًا الهدف الذي يعتقده الناس. الأمر ليس وكأنك عندما تصمم جهاز كمبيوتر، تضع الترانزستورات على الشريحة، وتغسل يديك، وتقول إنك انتهيت. إنها مهمة غير تافهة للغاية، ومعقدة للغاية لتصنيع أحد هذه الأجهزة فعليًا".
على الرغم من ذلك، قال بلوفشتاين إن حاسوبًا كموميًا عمليًا قد يظهر قبل نهاية العقد.
يأتي هذا الخبر في الوقت الذي أعلن فيه باحثو جوجل عن نتائج جديدة يوم الثلاثاء، تشير إلى أن الحواسيب الكمومية المستقبلية قد تتمكن من كسر تشفير المنحنى الإهليلجي بموارد أقل مما كان يُعتقد سابقًا. وقد أضاف ذلك إلحاحًا للدعوات للانتقال إلى التشفير ما بعد الكمومي قبل أن تصبح هذه الآلات قابلة للتطبيق.
على الرغم من أن صناعة العملات المشفرة بدأت تركز بشكل متزايد على المخاطر الكمومية، إلا أن بلوفشتاين قال إن هذا الخطر يمتد إلى ما هو أبعد بكثير من شبكات البلوك تشين ويتطلب تغييرات في جزء كبير من العالم الرقمي الحديث.
قال: "أعتقد أن البنية التحتية الرقمية للعالم بأكمله. إنه ليس مجرد بلوك تشين. إنها أجهزة إنترنت الأشياء، واتصالات الإنترنت، والموجهات (الراوترات)، والأقمار الصناعية". "إنه يمتد عبر البنية التحتية الرقمية العالمية بأكملها، وهو أمر معقد".