Квантовий ‘Кіт’ IBM ричить: прорив на 120 Кубіт наближає ризик шифрування Біткойна

Коротко

• Дослідники IBM заплутали 120 кубітів, встановивши новий стандарт для квантових обчислень.
• Котяча станція GHZ досягла достовірності 0.56, що доводить повне многокубітне заплутування.
• Підтверджені результати прямої оцінки достовірності, що пропонують масштабовану квантову верифікацію.

Центр мистецтв, моди та розваг Decrypt.

Відкрийте SCENE

Останнє квантове досягнення IBM трохи наблизило світ криптовалют до його кошмарного сценарію — комп'ютера, здатного зламати шифрування Bitcoin.

У звіті, опублікованому раніше цього місяця, дослідники з IBM повідомили про створення заплутаного квантового стану з 120 кубітів — найбільш значущого та стабільного з відомих на сьогодні.

Експеримент, описаний у статті під назвою “Великі кішки: заплутаність у 120 кубітах і далі”, демонструє справжню багаточасткову заплутаність у всіх кубітах — ключовий крок до стійких до помилок квантових комп'ютерів, які одного дня зможуть виконувати алгоритми, достатньо потужні для ламання сучасної криптографії.

“Ми прагнемо створити великий заплутаний ресурсний стан на квантовому комп'ютері, використовуючи схему, шум якої зменшено,” написали дослідники. “Ми використовуємо техніки з теорії графів, стабілізаторних груп і обчислення без схеми, щоб досягти цієї мети.”

Звіт надходить на фон швидкого прогресу та зростаючої конкуренції серед великих технологічних компаній у розробці практичних квантових комп'ютерів. Прорив IBM перевершує Google Quantum AI, чий 105-квітовий чіп Willow минулого тижня запустив фізичний алгоритм швидше, ніж будь-який класичний комп'ютер міг би змоделювати.

Будування більшого кота

У дослідженні команда IBM використовувала клас квантових станів, відомий як стани Грінбергера—Горна—Цайлингера, які часто називають “котячими станами” на честь знаменитого мисленнєвого експерименту Шредінгера.

GHZ-стан — це система, в якій кожен кубіт існує в суперпозиції всіх нулів і всіх одиниць одночасно. Якщо один кубіт змінюється, змінюються всі — щось неможливе в класичній фізиці.

“Окрім їх практичної корисності, стани GHZ історично використовувалися як еталон у різних квантових платформах, таких як іони, надпровідники, нейтральні атоми та фотони,” написали вони. “Це виникає з того, що ці стани надзвичайно чутливі до недоліків в експерименті — справді, їх можна використовувати для досягнення квантового сенсорування на межі Гейзенберга,” сказали вони, посилаючись на остаточну межу того, наскільки точно щось можна виміряти в квантовій фізиці.

Щоб досягти 120 кубітів, дослідники IBM використали надпровідникові схеми та адаптивний компілятор, який відображав операції на найменш шумні ділянки чіпа.

Вони також використовували процес, званий тимчасовою анкомпутацією, на короткий час відокремлюючи кубіти, які завершили свою роль, дозволяючи їм відпочити в стабільному стані перед повторним з'єднанням пізніше.

Наскільки “Квантовий” це насправді?

Якість результату вимірювалася за допомогою fidelity, що є показником того, наскільки близько отриманий стан наближається до ідеального математичного стану.

Фідельність 1.0 означатиме ідеальний контроль; 0.5 є порогом, який підтверджує повну квантову заплутаність. GHZ-стан IBM на 120 кубітах отримав 0.56, що достатньо, щоб довести, що кожен кубіт залишався частиною єдиної, когерентної системи.

Пряме перевіряння таких результатів є обчислювально неможливим — тестування всіх конфігурацій 120 кубітів займе більше часу, ніж вік всесвіту.

Замість цього IBM покладалася на два статистичні скорочення: тести паритетної осциляції, які відстежують колективні інтерференційні патерни, та Пряму оцінку надійності, яка випадковим чином вибирає підмножину вимірювальних властивостей стану, званих стабілізаторами.

Кожен стабілізатор діє як діагностик, підтверджуючи, чи пари кубітів залишаються синхронізованими.

Чому це важливо для Біткойна

Хоча ще далеко до реальної загрози для криптографії, прорив IBM наближає експерименти до загрози 6,6 мільйона BTC—вартістю приблизно 767,28 мільярда доларів—які дослідницька група Project 11 попередила, що є вразливими до квантової атаки.

Ці монети, що під ризиком, включають ті, що належать творцеві Bitcoin Сатоші Накамото.

“Це одна з найбільших суперечок щодо Bitcoin: що робити з монетами Сатоші. Ви не можете їх перемістити, і, ймовірно, Сатоші вже немає,” - сказав засновник Project 11 Алекс Пруден в інтерв'ю Decrypt. “Що ж буде з цим Bitcoin? Це значна частина постачання. Ви спалюєте їх, перерозподіляєте, чи дозволяєте квантовому комп'ютеру їх отримати? Це єдині варіанти.”

Якщо адреса Bitcoin відкриває свій публічний ключ, то достатньо потужний квантовий комп'ютер міг би, в теорії, відновити його і захопити кошти до підтвердження. Хоча система IBM на 120 кубітів не має достатньої потужності, вона демонструє прогрес на шляху до такого масштабу.

Оскільки IBM націлена на створення систем з помFault-Tolerant до 2030 року, а Google та Quantinuum переслідують подібні цілі, терміни виникнення квантової загрози для цифрових активів стають все більш реальними.