Квантовий прорив Google може загрожувати безпеці Біткойна раніше, ніж очікувалося.

Google повідомила, що квантові комп'ютери можуть потребувати в 20 разів менше ресурсів, ніж вважалося раніше, для зламу RSA шифрування — тієї ж технології, що захищає криптовалютні гаманці. З новим квантовим чіпом Willow, оголошеним у грудні 2024 року, Google стверджує, що він потенційно може зламати шифрування Біткойна всього за два дні.

Згідно з Google, їх квантовий процесор Willow може вирішувати певні проблеми за п'ять хвилин, які зайняли б звичайним суперкомп'ютерам приблизно 10 септильйонів років. Ця квантова перевага викликала занепокоєння щодо потенційних загроз цілісності та безпеки блокчейну Біткойн.

Дослідники Google попереджають про пришвидшений термін загрози квантових технологій

"2048-бітне шифрування RSA теоретично може бути зламане квантовим комп'ютером з 1 мільйоном шумних кубітів, що працює протягом одного тижня," згідно з дослідженням Google.

Техногігант стверджує, що його нещодавнє досягнення наближає квантові обчислення до того, щоб стати практичною реальністю — і надійною загрозою для системи безпеки Біткойна. Крейг Гідні, квантовий науковець досліджень у Google, підкреслює, що розуміння вартості квантових атак є необхідним для планування переходу до квантово-безпечних криптосистем.

Попередня оцінка Гідні в 2019 році вказувала на те, що факторизація цілих чисел RSA довжиною 2048 біт вимагатиме 20 мільйонів кубітів і займе приблизно вісім годин. Його оновлене дослідження різко зменшує цю вимогу:

"Я оцінюю, що ціле число RSA розміром 2048 біт може бути розкладено менш ніж за тиждень квантовим комп'ютером з менш ніж мільйоном шумних кубітів. Це зменшення кількості кубітів в 20 разів у порівнянні з нашою попередньою оцінкою."

Хоча Гідні заспокоює, що цифрові активи наразі залишаються в безпеці, він попереджає, що траєкторія розвитку квантових обчислень повинна хвилювати власників криптовалют.

Технічні покращення, що сприяють квантовому прискоренню

Google приписує це прискорення проривам як у алгоритмах, так і в методах виправлення помилок. На алгоритмічному фронті дослідники розробили методи для обчислення модульних експоненцій—математичної основи систем шифрування—вдвічі ефективніше, ніж раніше.

Виправлення помилок також зазнало значних покращень. Команда потроїла щільність простору логічних кубітів, введучи додатковий шар виправлення помилок, ефективно упаковуючи більше корисних квантових операцій у тому ж фізичному просторі.

Ще однією ключовою інновацією є те, що Google називає "культивацією магічного стану" — техніка, яка підвищує надійність спеціальних квантових складових, відомих як T стани. Цей підхід дозволяє квантовим комп'ютерам виконувати складні операції ефективніше, не витрачаючи ресурси, зменшуючи обсяг робочого простору, необхідного для основних квантових операцій.

Біткойн використовує шифрування на основі еліптичних кривих (ECC), яке працює на математичних принципах, подібних до RSA. Дослідження Google вказують на те, що якщо квантові комп'ютери зможуть зламати RSA шифрування швидше, ніж очікувалося раніше, терміни вразливості безпеки Біткойна можуть прискоритися.

Проект 11 запускає ініціативу з тестування квантової безпеки

Група дослідження квантових обчислень під назвою Project 11 встановила винагороду в Біткойнах на суму приблизно 85 000 доларів для будь-кого, хто зможе зламати навіть спрощену версію шифрування Біткойна, використовуючи квантову технологію. Проект наразі тестує ключі від 1 до 25 біт—значно менше, ніж 256-бітне шифрування Біткойна—щоб оцінити прогрес у можливостях квантових обчислень.

Проект 11 зазначає, що безпека Біткойна в основному ґрунтується на шифруванні з використанням еліптичних кривих, яке, на їхню думку, врешті-решт стане вразливим для квантових комп'ютерів, що виконують алгоритм Шора — квантовий алгоритм, спеціально розроблений для знаходження простих множників цілих чисел експоненційно швидше, ніж найкращий відомий класичний алгоритм.

Галузь готується до переходу на безпеку після квантових обчислень

Google попереджає, що супротивники вже можуть збирати зашифровані дані з планами розшифрувати їх пізніше, коли стануть доступними достатньо потужні квантові комп'ютери — стратегію, відому як "збирати зараз, розшифровувати пізніше". Компанія повідомляє, що вона проактивно шифрує трафік у Chrome та в своїх внутрішніх системах, впроваджуючи стандартизовані версії ML-KEM (a постквантового криптографічного алгоритму ), коли вони стають доступними.

Національний інститут стандартів і технологій (NIST) випустив стандарти пост-квантової криптографії минулого року, рекомендуючи, щоб вразливі системи були виведені з експлуатації після 2030 року. Однак останні дослідження Google свідчать про те, що цей графік може потребувати прискорення.

Інші великі технологічні компанії також активно інвестують у розвиток квантових обчислень. IBM уклала партнерство з Токійським університетом та Чиказьким університетом щодо планів створення квантового комп'ютера на 100 000 кубітів до 2030 року, тоді як Quantinuum прагне забезпечити повністю безпомилковий квантовий комп'ютер до 2029 року.