Google заявил, что его квантовый чип Willow сократил ошибки в 40 раз при подготовке специальных квантовых состояний, необходимых для атак на биткоин-кошельки. Результаты, опубликованные в журнале Science, затрагивают часто игнорируемую в дебатах о квантовых угрозах проблему: сколько мощности квантового компьютера потребуется потратить на подготовку к самому взлому, а не на сам взлом.
Почему старые монеты в большей опасности
Биткоин-кошелёк использует секретный ключ для одобрения платежей и открытый ключ, который позволяет сети проверить эти одобрения. При трате часто раскрывается открытый ключ, а некоторые типы платежей раскрывают его сразу.
Вычисления, чтобы работать в обратном направлении от открытого ключа к секретному, должны быть невозможны для обычного компьютера. Однако достаточно мощный квантовый компьютер, использующий алгоритм Шора, теоретически смог бы выполнить эти вычисления. Тот, кто восстановил бы секретный ключ, мог бы подписывать транзакции как владелец, и сеть приняла бы их как подлинные.
Особенно уязвимы старые биткоины. Некоторые из самых древних холдингов имеют открытые ключи с момента их добычи. В октябре 100 BTC, не трогавшихся с июля 2010 года, переместились впервые за 16 лет стоимостью около $8,5 млн. В августе шесть кошельков, неактивных с 2011–2014 годов, переместили 553,59 BTC стоимостью примерно $40 млн.
Проблема подготовки
Квантовые компьютеры хранят информацию в единицах, называемых кубитами, которые крайне нестабильны. Тепло, вибрация и посторонние сигналы вносят ошибки. Инженеры решают это, организуя много физических кубитов в группы для обнаружения и исправления ошибок. Каждая группа работает как логический кубит.
Для работы логические кубиты нуждаются в специально подготовленных квантовых состояниях, которые исследователи называют «магическими состояниями». Каждое расходуется при использовании, поэтому компьютер должен постоянно их производить. Это похоже на кухню ресторана, где каждое блюдо требует свежую порцию соуса, который не переиспользуется — часть кухонного персонала постоянно готовит соус, пока остальные готовят еду.
Метод Google, называемый культивированием, начинает с черновой версии состояния, проверяет его на ошибки и отбрасывает дефектные попытки. Цель — производить чистые состояния с меньшим оборудованием, чем требовали старые методы. Google сообщил о точности примерно 99,99%, но это число касается только состояний, прошедших проверку. Willow сохранил лишь 8% попыток после проверок — из 100 попыток прошли только восемь.
Что это значит для угрозы
В марте Google оценил, что квантовый компьютер с менее чем 500 000 физических кубитов мог бы взломать криптографию кошельков биткоина и эфириума при определённых предположениях об оборудовании. В сентябре исследователи сократили объём вычислений, необходимых для одной составляющей такой атаки.
Важный нюанс: достижение Google не означает, что атака стала в 40 раз дешевле. Мартовская оценка уже предполагала эффективное производство магических состояний. Эксперимент тестирует часть инженерного подхода, а не обеспечивает дополнительное снижение стоимости в 40 раз. По мартовским расчётам, для одной смоделированной атаки, длящейся примерно девять минут после раскрытия открытого ключа, машине потребуется примерно 500 000 надёжных магических состояний в секунду. Результаты Willow приближают то, как инженеры смогут обеспечить машину таким количеством состояний, но масштабирование остаётся серьёзной задачей.