Квантовий ‘Кіт’ IBM Ричить: Прорив на 120 Кубітів Приводить до Підвищення Ризику Шифрування Біткойна

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

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

Експеримент, описаний у статті під назвою “Великі кішки: Заплутаність у 120 кубітах і за їх межами”, демонструє справжню багаточасткову заплутаність у всіх кубітах — ключовий крок до стійких до помилок квантових комп'ютерів, які одного дня зможуть виконувати алгоритми, достатньо потужні, щоб зламати сучасну криптографію.

“Ми прагнемо створити велику заплутану ресурсну станцію на квантовому комп'ютері, використовуючи коло, в якому шум пригнічується,” написали дослідники. “Ми використовуємо техніки з теорії графів, стабілізаторних груп і обчислювальної розкомпіляції для досягнення цієї мети.”

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

Будуючи більшу кішку

У дослідженні команда IBM використала клас квантових станів, відомий як стани Грінберга–Горна–Цайлинга, які часто називають “котячими станами” на честь знаменитого Gedankenexperiment Шредінгера.

GHZ-стан є системою, 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 випливає з того, що ці стани надзвичайно чутливі до недоліків в експерименті - насправді, їх можна використовувати для досягнення квантового сенсингу на межі Гейзенберга,” - сказали вони, посилаючись на остаточну межу того, наскільки точно можна виміряти щось у 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 тимчасовим розрахунком, тимчасово розплутуючи кубіти, які завершили свою роль, дозволяючи їм відпочити в стабільному стані перед повторним з'єднанням пізніше.

Наскільки це “Квантове” насправді?

Якість результату вимірювалася за допомогою вірності, показника того, наскільки близько отриманий стан наближається до ідеального математичного стану.

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

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

Натомість IBM покладалася на два статистичні скорочення: тести паритетної осциляції, які відстежують колективні інтерференційні патерни, та Пряму оцінку вірності, яка випадковим чином вибирає підмножину вимірювальних властивостей стану, що називаються стабілізаторами.

Кожен стабілізатор діє як діагностика, підтверджуючи, чи залишаються пари кубітів у синхронізації.

Чому це важливо для Біткойна

Хоча до справжньої криптографічної загрози ще далеко, прорив IBM наближає експерименти ще на один крок до загрози для 6,6 мільйонів BTC—вартістю близько 767,28 мільярдів доларів—які, за попередженням дослідницької групи з квантових обчислень Project 11, є вразливими до квантової атаки.

Ці монети, що піддаються ризику, включають ті, що належать творцеві Біткоїна Сатоші Накамото.

“Це одна з найбільших суперечок навколо Bitcoin: що робити з монетами Сатоші. Ви не можете їх перемістити, і, ймовірно, Сатоші вже немає,” сказав засновник Project 11 Алекс Пруден. “Отже, що трапляється з цим Bitcoin? Це значна частина постачання. Ви спалюєте його, перерозподіляєте чи дозволяєте квантовому комп'ютеру його отримати? Це єдині варіанти.”

Якщо адреса Bitcoin розкриває свій публічний ключ, достатньо потужний квантовий комп'ютер міг би, теоретично, відновити його і заволодіти коштами до підтвердження. Хоча система IBM з 120 кубітами сама по собі не має такої потужності, вона демонструє прогрес у досягненні такого масштабу.

З огляду на те, що IBM націлюється на системи з виявленням відмов до 2030 року — а Google та Quantinuum переслідують подібні цілі — терміни загрози квантових технологій для цифрових активів стають все більш реальними.