Chỉ cần 10.000 bit lượng tử, 6,9 triệu Bitcoin “ngủ yên” đối mặt với đếm ngược “mở hộp”

Theo theo 1M AI News, vào cùng một ngày với việc phát hành Whitepaper về Google Quantum AI, công ty khởi nghiệp tính toán lượng tử nguyên tử trung tính Oratomic đã công bố bài báo trên arXiv, cho biết chỉ cần khoảng 10.000 qubit nguyên tử có thể chương trình được thuật toán Shor trong quy mô liên quan đến mật mã. Bài báo này trực tiếp sử dụng mạch Shor đã được tối ưu hóa bởi Google với độ sâu thấp như đầu vào, và sau đó tối ưu hóa một tầng khác của bộ cơ sở lượng tử: trong khi Google nén số qubit logic cần thiết cho thuật toán (từ hàng ngàn xuống khoảng 1200), Oratomic nén số qubit vật lý cần thiết cho mỗi qubit logic. Hai lớp tối ưu hóa chồng chất lên nhau, đẩy cho quy mô phần cứng cần thiết để phá mã hóa đến mức thấp chưa từng có.

Phương tiện quan trọng của Oratomic là sử dụng mã qLDPC với tỷ lệ mã hóa cao thay thế cho các mã bề mặt truyền thống. Các mã bề mặt hiện tại là phương pháp chính của việc sửa lỗi lượng tử, và ví dụ cho phương pháp siêu dẫn của Google được sử dụng, nhưng hiệu suất mã hóa thấp, mỗi qubit logic cần khoảng 400 qubit vật lý, tổng cộng khoảng 500.000. Tỷ lệ mã hóa qLDPC khoảng 30%, có thể bảo vệ cùng một số qubit logic với số qubit vật lý ít hơn nhiều, giảm yêu cầu tổng cộng xuống khoảng hai cấp số.

Bài báo đưa ra nhiều biến thể kiến trúc (giả định chu kỳ đo đạc ổn định là 1 mili giây):

1. Khoảng 10.000 qubit vật lý có thể cài đặt thuật toán Shor để phá mã hóa đường cong elliptic 256-bit (hệ mật mã được sử dụng bởi Bitcoin và Ethereum), thời gian chạy phụ thuộc vào mức độ song song
2. Dưới cấu hình khoảng 26.000 qubit vật lý, thời gian chạy để phá mã hóa đường cong elliptic khoảng 10 ngày
3. Dưới cấu hình khoảng 102.000 qubit vật lý, thời gian chạy để phá mã RSA-2048 khoảng 97 ngày

Chi phí là tốc độ: tần số đồng hồ của nguyên tử trung tính thấp hơn rất nhiều so với phương pháp siêu dẫn, việc phá một lần mất vài ngày thay vì vài phút. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là mối đe dọa ít hơn. Phương pháp siêu dẫn của Google (500.000 qubit, 9 phút) thích hợp để chiếm đoạt giao dịch thời gian thực đang được phát sóng; phương pháp nguyên tử trung tính của Oratomic (1-2,6 million qubit, vài ngày) phù hợp để tấn công ví xác thực đã được tiết lộ, và các cuộc tấn công như vậy không cần phải tranh giành thời gian. Whitepaper của Google ước lượng xung quanh 6,9 triệu Bitcoin thuộc loại này.

Lỗ hổng phần cứng đang giảm dần. Bài báo chỉ ra rằng các thí nghiệm nguyên tử trung tính đã chứng minh được sự tồn tại của mảng bắt giữ vật lý với hơn 6.100 qubit, nhưng hệ thống nguyên tử hiện tại có khả năng tính toán dự phòng chỉ khoảng 500 qubit. Từ 500 qubit lên khoảng 10.000 yêu cầu bởi bài báo, khoảng 20 lần chênh lệch, nhiều hơn rất nhiều so với con đường siêu dẫn củaGoogle khoảng 5000 lần (hiện đang khoảng 100 so với 500.000 cần thiết). Tác giả của bài báo đến từ Oratomic, đồng thời thuộc Viện Công nghệ California, thành viên bao gồm chuyên gia tính toán lượng tử John Preskill và Manuel Endres, tác giả giao tiếp là Dolev Bluvstein. Cuối bài, bài báo nói rằng việc nâng cao phần cứng và cải thiện khả năng sửa lỗi có thể giảm thời gian chạy thêm một cấp số, thậm chí xuống đến giờ hoặc phút.