Квантовые технологии или суперкомпьютер. Кто взломает биткоин?

Эксперты Google открыли технологию, которая с применением искусственного интеллекта способна сделать квантовые вычисления практичными в реальной жизни. Об этом говорится в статье Nature.

В представленной работе исследователи Deepmind объяснили, что их новая ИИ-система AlphaQubit оказалась успешной в исправлении постоянных ошибок, которые долгое время преследовали квантовые компьютеры. 

«Квантовые компьютеры имеют потенциал для революции в области открытия лекарств, разработки материалов и фундаментальной физики, если мы сможем заставить их работать надежно», — говорится в заявлении Google.

Сверхмощные вычислительные устройства чрезвычайно хрупки: даже малейшее вмешательство окружающей среды вроде тепла, вибрации, электромагнитных полей или даже космических лучей способно нарушить квантовые состояния. Это приведет к ошибкам и ненадежным вычислениям. 

В одной из ранее опубликованных работ утверждается, что для практического применения квантовых компьютеров частота ошибок не должна превышать одну на триллион операций. 

«Некоторые задачи обычный компьютер будет решать миллиарды лет, а квантовому потребуется всего несколько часов. Однако новые процессоры более подвержены шуму в отличие от обычных. Если мы хотим сделать квантовые компьютеры надежными, особенно в масштабе, нужно точно определять и исправлять эти ошибки», — подчеркнули в Google. 

Новая ИИ-система AlphaQubit использует сложную архитектуру нейронной сети, которая продемонстрировала высокую точность в выявлении и исправлении квантовых ошибок.

Решение сохранило высокую точность в квантовых системах от 17 до 241 кубита. Это позволяет предположить, что подход может масштабироваться на более крупные системы, необходимые для практических квантовых вычислений. 

AlphaQubit сталкивается со значительными препятствиями перед реализацией.

«Каждая проверка согласованности в быстром сверхпроводящем квантовом процессоре измеряется миллион раз в секунду. Хотя AlphaQubit отлично справляется с точной идентификацией ошибок, она все еще слишком медленная, чтобы исправить ошибки в сверхпроводящем процессоре в режиме реального времени», — утверждают разработчики.

Исследователи сосредоточили внимание на оптимизации скорости, масштабируемости и интеграции.

Криптосообщество опасается взлома блокчейнов квантовым компьютером. Страхи усилились после «первой в мире эффективной атаки» на алгоритмы Present, Gift-64 и Rectangle.

Самый быстрый в мире компьютер

Хотя квантовые компьютеры обладают потенциалом для выведения из строя блокчейнов вроде сети биткоина и Ethereum, этого нельзя сказать про даже самые быстрые обычные суперкомпьютеры.

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса объявили, что их новейший суперкомпьютер El Capitan способен выполнять 2,79 квадриллионов (число с 15 нулями) вычислений в секунду — это делает его самым быстрым компьютером в мире. Он работает в 5,4 миллионов раз быстрее стандартного домашнего ПК.

LLNL has unveiled the most powerful supercomputer and first #Exascale machine dedicated to #NationalSecurity. With a sustained performance of 1.742 exaFLOPs on the @top500supercomp, El Capitan becomes the first HPC machine to surpass the 2 exaFlOP barrier! https://t.co/A5wStJn417 pic.twitter.com/MlGaeSdm0c

— Lawrence Livermore National Laboratory (@Livermore_Lab) November 18, 2024

Устройство предназначено для сложных задач вроде моделирования, разработки искусственного интеллекта и исследований. Что касается опасений относительно вероятности взлома блокчейнов, то они беспочвенны, считают эксперты по криптографии.

«Им нужно перебрать все возможные приватные ключи. Например, если длина закрытого ключа составляет 256 бит, злоумышленнику, пытающемуся подделать ваши транзакции, потребуется проверить все возможные 256-битные ключи», — отметил CEO Arcium Янник Шрейд.

El Capitan нужно 10 миллиардов лет, чтобы сделать это из-за вычислительной асимметрии, присущей используемым схемам шифрования, таким как криптография на основе эллиптических кривых (ECC). Она используется в разных блокчейнах, включая биткоин, Ethereum и Solana. 

ECC обеспечивает высокий уровень безопасности, а более серьезную угрозу ему несут квантовые вычисления, подчеркнул Шрейд. Они способны преодолеть вычислительную асимметрию. 

«Суперкомпьютер по-прежнему обрабатывает данные в двоичном виде, используя биты, и его мощность в первую очередь обусловлена распараллеливанием — одновременным выполнением множества задач. Квантовые компьютеры, с другой стороны, используют квантовые биты (кубиты), которые применяют такие квантовые принципы, как суперпозиция и запутанность. Это другое измерение вычислений», — добавил CEO Arcium. 

Другие эксперты выразили аналогичную позицию. Современные системы шифрования не могут быть взломаны ни одним классическим способом. Угроза со стороны новых квантовых компьютеров гораздо сильнее, отметил глава отдела кибербезопасности в Quantinuum Дункан Джонс. Его компания занимается разработкой квантовых вычислений.

«Всего через десятилетие мы увидим достаточно мощные квантовые компьютеры, которые смогут взломать алгоритмы блокчейнов. Разработчикам децентрализованных сетей необходимо как можно быстрее развернуть технологию квантовой безопасности для подготовки к такому риску», — отметил он.

Just do it

До квантовых компьютеров еще далеко, а суперкомпьютеры неспособны взломать криптовалюты, однако расслабляться рано. Профессор инженерного факультета Государственного университета Сан-Хосе Ахмед Банафа отметил, что «блокчейн-индустрия слишком доверяет своей предполагаемой безопасности, упуская из виду потенциальные уязвимости».

«Многие сторонники считают неизменяемость блокчейна синонимом неуязвимости, но такая точка зрения игнорирует риски, связанные с развитием технологий вроде квантовых вычислений, и практические проблемы, такие как недостатки ПО», — заявил он. 

Хотя криптопользователи признают потенциальную угрозу, лишь немногие платформы приняли меры по защите от такого рода атак, добавил эксперт. 

«Децентрализация — сильная сторона, но в тоже время она усложняет процесс запуска критических обновлений для повышения безопасности», — подчеркнул Банафа.

Ранее ряд экспертов заявили, что угроза квантовой атаки на криптовалюты преувеличена.