根据加州理工学院的新研究,能够破解现代密码学的量子计算机可能需要的量子比特远少于之前认为的。
在周一发布的研究中,加州理工学院与位于帕萨迪纳的Oratomic合作,该公司是一家由加州理工学院研究人员创立的量子计算初创公司,开发了一个新的中性原子系统,其中个体原子被激光捕获和控制,以作为量子比特。这将使得容错量子计算机可以运行肖尔算法,该算法可以从
Oratomic的联合创始人兼首席执行官Dolev Bluvstein,在加州理工学院担任访问副教授,他表示,量子计算的进展正在加速实际机器的时间表,并增加了迁移到抗量子密码学的压力。
“人们习惯于认为量子计算机总是离我们有10年,”Bluvstein告诉Decrypt。“但是当你看看十多年前我们所处的位置时,关于肖尔算法所需的最佳估计是十亿个量子比特,而当时我们在实验室中拥有的最佳系统大约只有五个量子比特。”
今天最常见的纠错系统通常需要大约1,000个物理量子比特来创建一个可靠的逻辑量子比特,这个经纠错的单位用于执行计算。这种开销帮助将实际容错系统的估计推高到百万量子比特的范围,从而减慢了实现可以运行可能威胁RSA和椭圆曲线密码学的算法的机器的进展,而这些算法被
Bluvstein指出,目前的实验室系统已经接近——在某些情况下超过——6,000个物理量子比特。换句话说,密码学风险可能比专家之前预期的要早得多。
“你可以看到系统的规模和可控性随着所需系统规模的下降而随时间增加,”他说。
在九月份,加州理工学院的研究人员揭示了一个操作6,100个量子比特的中性原子量子计算机,准确率99.98%且相干时间为13秒。这是朝着纠错量子机器迈出的一个里程碑,同时也重新引发了对肖尔算法可能对比特币构成未来威胁的担忧。
这一威胁促使政府和科技公司开始迁移至后量子密码学,或设计用于抵御量子攻击的加密。然而,研究人员警告说,仍然存在主要的工程挑战,包括在保持极低错误率的同时扩大量子系统。
“仅仅拥有10,000个物理量子比特是在一年内可能发生的事情,”Bluvstein说。“但这真不是人们认为的目标。设计计算机时,你并不是只把晶体管放到芯片上,然后洗手就说完成了。这实际上是一个高度非平凡、极其复杂的任务。”
尽管如此,Bluvstein表示,实用的量子计算机可能在十年结束之前出现。
这一消息传出之际,谷歌研究人员报告了新的发现,暗示未来的量子计算机可能以比以前认为的更少的资源破解椭圆曲线密码学。这为呼吁在此类机器变得可行之前过渡到后量子密码学增添了紧迫性。
尽管加密货币行业越来越开始关注量子风险,Bluvstein表示,这种风险远远超出了区块链网络,并且需要对现代数字世界的大部分进行改变。
“我认为整个世界的数字基础设施。这不仅仅是区块链。它包括物联网设备、互联网通信、路由器、卫星,”他说。“它涵盖了整个全球数字基础设施,并且很复杂。”
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