Квантовый «Кот» IBM рычит: прорыв на 120 Qubit приближает риск шифрования Биткойна

В кратце

• Исследователи IBM запутали 120 кубитов, установив новый эталон для квантовых вычислений.
• Кошачье состояние GHZ достигло fidelity 0.56, доказав полное многокубитное запутывание.
• Подтвержденные результаты прямой оценки Fidelity, предлагающие масштабируемую квантовую верификацию.

Центр Искусства, Моды и Развлечений Decrypt.

Откройте SCENE

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

В отчете, опубликованном в начале этого месяца, исследователи из IBM сообщили о создании запутанного квантового состояния на 120 кубитах — наиболее значительном и стабильном из известных на сегодняшний день.

Эксперимент, описанный в статье под названием “Большие кошки: Сплетение в 120 кубитах и за их пределами”, демонстрирует подлинное многочастичное сплетение между всеми кубитами — ключевой шаг к устойчивым к ошибкам квантовым компьютерам, 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 подавляется,” написали исследователи. “Мы используем методы из теории графов, стабилизирующих групп и неконтролируемых вычислений для достижения этой цели.”

Отчет поступает на фоне быстрых достижений и растущей конкуренции среди крупных технологических компаний в разработке практичных квантовых компьютеров. Прорыв IBM превосходит Google Quantum AI, чей 105-кубитный чип Willow на прошлой неделе выполнил физический алгоритм быстрее, чем любой классический компьютер мог бы смоделировать.

Строим большую кошку

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

GHZ состояние – это система, в которой каждый кубит находится в суперпозиции всех нулей и всех единиц одновременно. Если один кубит изменяется, изменяются все – что 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 несовершенствам в эксперименте—действительно, они могут быть использованы для достижения квантового сенсинга на пределе Гейзенберга,” сказали они, ссылаясь на предельную точность измерений 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 декомпутацией, временно распутывая кубиты, которые завершили свою роль, позволяя им находиться в стабильном состоянии перед повторным подключением позже.

Насколько это действительно “Квантово”?

Качество результата измерялось с помощью точности, которая является мерой того, насколько близко полученное состояние приближается к идеальному математическому состоянию.

Фиделити 1.0 означало бы идеальный контроль; 0.5 является порогом, подтверждающим полную квантовую запутанность. GHZ-состояние IBM с 120 кубитами получило 0.56, что достаточно для доказательства того, что каждый кубит оставался частью единой, когерентной системы.

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

Вместо этого IBM полагалась на два статистических сокращения: тесты колебаний паритета, которые отслеживают коллективные интерференционные паттерны, и Прямую оценку точности, которая случайным образом выбирает подмножество измеримых свойств состояния, называемое стабилизаторами.

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

Почему это важно для Биткойна

Хотя еще далеко до реальной криптографической угрозы, прорыв IBM приближает эксперименты к риску для 6,6 миллиона BTC—стоимостью около 767,28 миллиарда долларов—который, по предупреждению исследовательской группы квантовых вычислений Project 11, уязвим для квантовой атаки.

Эти монеты с высоким риском включают в себя те, которые принадлежат создателю Биткойна Сатоши Накамото.

“Это одна из крупнейших контроверсий Биткойна: что делать с монетами Сатоши. Вы не можете их переместить, и, предположительно, Сатоши ушел,” сказал основатель Project 11 Алекс Пруден в интервью Decrypt. “Что же 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 может теоретически восстановить его и захватить средства до подтверждения. Хотя система IBM на 120 кубит не имеет такой мощности, она демонстрирует прогресс к этому масштабу.

С учетом того, что IBM нацелена на создание систем с отказоустойчивостью к 2030 году, а Google и Quantinuum преследуют аналогичные цели, срок появления квантовой угрозы для цифровых активов становится все более реальным.