Квантовый «кот» IBM рычит: прорыв на 120 кубитах приближает риск шифрования Биткойна.

Последний квантовый прорыв IBM немного приблизил криптомир к его кошмарному сценарию — компьютеру, способному взломать шифрование Bitcoin.

В отчете, опубликованном ранее в этом месяце, исследователи из IBM сообщили о создании запутанного квантового состояния на 120 кубитах — самом значительном и стабильном из известных на сегодняшний день.

Эксперимент, описанный в статье под названием “Большие кошки: запутанность в 120 кубитах и за их пределами”, демонстрирует подлинную многослойную запутанность между всеми кубитами — ключевой шаг к созданию устойчивых к сбоям квантовых компьютеров, которые в будущем смогут выполнять алгоритмы, достаточно мощные для взлома современной криптографии.

“Мы стремимся создать большое запутанное ресурсное состояние на квантовом компьютере, используя цепь, шум которой подавлен,” написали исследователи. “Мы используем методы из теории графов, стабилизирующих групп и необчета цепей для достижения этой цели.”

Отчет поступает на фоне стремительных достижений и нарастающей конкуренции среди крупных технологических компаний в разработке практичных квантовых компьютеров. Прорыв IBM превосходит Google Quantum AI, чья 105-кубитная микросхема Willow на прошлой неделе выполнила физический алгоритм быстрее, чем любой классический компьютер мог бы смоделировать.

Строительство большего кота

В исследовании команда IBM использовала класс квантовых состояний, известных как состояния Гринбергера–Хорна–Цайлингера, которые часто называют “котами”, в честь знаменитого мысленного эксперимента Шрёдингера.

Состояние GHZ — это система, в которой каждый квантовый бит (кубит) существует в суперпозиции всех нулей и всех единиц одновременно. Если один кубит изменяется, все меняются — это невозможно в классической физике.

“Помимо их практической полезности, состояния GHZ исторически использовались в качестве эталона на различных квантовых платформах, таких как ионы, сверхпроводники, нейтральные атомы и фотоны,” написали они. “Это связано с тем, что эти состояния чрезвычайно чувствительны к недостаткам в эксперименте — действительно, они могут быть использованы для достижения квантового сенсинга на пределе Гейзенберга,” сказали они, ссылаясь на окончательный предел того, как точно что-то может быть измерено в квантовой физике.

Чтобы достичь 120 кубитов, исследователи IBM использовали сверхпроводящие цепи и адаптивный компилятор, который отображал операции в наименее шумные области чипа.

Они также использовали процесс, называемый временной анкомпутацией, временно распутывая кубиты, которые завершили свою роль, позволяя им находиться в стабильном состоянии перед повторным подключением позже.

Насколько это “Квантово” на самом деле?

Качество результата измерялось с использованием точности, показателя того, насколько близко произведенное состояние приближается к идеальному математическому состоянию.

Фиделити 1.0 означал бы идеальный контроль; 0.5 является порогом, который подтверждает полное квантовое запутывание. GHZ-состояние IBM на 120 кубитах получило 0.56, что достаточно, чтобы доказать, что каждый кубит оставался частью одной согласованной системы.

Прямое подтверждение таких результатов вычислительно невозможно—тестирование всех конфигураций 120 кубитов заняло бы больше времени, чем возраст вселенной.

Вместо этого IBM полагалась на два статистических сокращения: тесты параллельной осцилляции, которые отслеживают коллективные интерференционные паттерны, и Прямую Оценку Верности, которая случайным образом выбирает подмножество измеримых свойств состояния, называемое стабилизаторами.

Каждый стабилизатор действует как диагностическое средство, подтверждая, остаются ли пары кубитов в синхронизации.

Почему это важно для Биткойна

Хотя пока это еще далеко от того, чтобы представлять реальную криптографическую угрозу, прорыв IBM приближает эксперименты на шаг ближе к угрозе для 6,6 миллиона BTC—стоимостью около 767,28 миллиарда долларов—которые группа исследований в области квантовых вычислений Project 11 предупредила, что они уязвимы для квантовой атаки.

Криптовалюты, находящиеся под угрозой, включают те, которые принадлежат создателю Биткойна Сатоши Накамото.

“Это одна из самых больших контроверсий Биткойна: что делать с монетами Сатоши. Вы не можете их переместить, и Сатоши, предположительно, ушел,” сказал основатель Project 11 Алекс Пруден. “Что происходит с этим Биткойном? Это значительная часть предложения. Вы сжигаете его, перераспределяете или позволяете квантовому компьютеру его получить? Это единственные варианты.”

Как только адрес Bitcoin раскрывает свой открытый ключ, достаточно мощный квантовый компьютер мог бы, в теории, восстановить его и захватить средства до подтверждения. Хотя система IBM на 120 кубитов сама по себе не обладает этой мощностью, она демонстрирует прогресс в достижении такого масштаба.

С учетом того, что IBM нацелена на создание систем с отказоустойчивостью к 2030 году, а Google и Quantinuum преследуют аналогичные цели, временные рамки для квантовой угрозы цифровым активам становятся все более реальными.