Fortschritte im Quantencomputing
Das Quantencomputing-Unternehmen Quantinuum hat einen bedeutenden Fortschritt in der Fehlerkorrektur erzielt und eine Rekordrate von 99,9995 % logischer Treue erreicht. Dies könnte den Weg zu einem kommerziell tragfähigen, fehlertoleranten Quantencomputer bis 2029 ebnen. Der Fortschritt erfolgt vor dem Hintergrund wachsender Bedenken, dass zunehmend leistungsfähige Quantenmaschinen die Kryptografie, die Bitcoin und andere Kryptowährungen schützt, gefährden könnten.
Technische Errungenschaften
Quantinuum gab am Montag bekannt, dass sein Helios-Quantencomputer eine logische Fehlerquote von nur fünf Fehlern pro Million Operationen erreicht hat, was eine zehnfache Verbesserung gegenüber dem vorherigen Rekord im September darstellt. Das Unternehmen behauptet, dass dieses Ergebnis auch 100 Mal besser ist als das beste veröffentlichte Ergebnis mit konkurrierenden Quantenhardware-Architekturen, das zuvor von Google Quantum AI berichtet wurde.
Der Durchbruch adressiert eine der größten Herausforderungen des Quantencomputings: die Aufrechterhaltung der Berechnungsgenauigkeit trotz der extremen Empfindlichkeit von Quantenbits (Qubits) gegenüber Fehlern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern erfordern Quantensysteme ausgeklügelte Fehlerkorrekturtechniken, um komplexe Berechnungen zuverlässig durchzuführen. Quantinuum erzielte das Ergebnis mit einer Technik, die als „Farbcode“ bekannt ist, bei der mehrere physische Qubits zu zuverlässigeren logischen Qubits kombiniert werden.
Die Forscher des Unternehmens zeigten zudem, dass die Fehler exponentiell abnahmen, als sie das Schutzniveau erhöhten, wobei jede getestete Erhöhung die verbleibenden logischen Fehler um den Faktor 12 reduzierte. Diese Ergebnisse bauen auf Quantinuums Durchbruch im September auf, der eine andere Fehlerkorrekturmethode auf derselben Helios-Hardware verwendete.
„Wir haben die Schwelle überschritten, die für exponentielle Verbesserungen in der Genauigkeit notwendig ist, und stärken unseren Weg zu Apollo, um Nutzern zu helfen, kommerziellen Wert aus Quanten in großem Maßstab zu schöpfen“, sagte der CEO von Quantinuum, Rajeeb Hazra, in einer Erklärung.
Das Unternehmen erklärte, dass seine neueste Errungenschaft die Leistung der Fehlerkorrektur in den Zielbereich für Apollo bringt, seinen geplanten universellen fehlertoleranten Quantencomputer, der bis 2029 erwartet wird.
Herausforderungen und Bedenken
Robin Blume-Kohout, Co-Direktor des Quantum Performance Lab der Sandia National Laboratories, der nicht an der Forschung beteiligt war, bezeichnete die Errungenschaft als bedeutenden Meilenstein. Er sagte, die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass ein hochskaliertes System nützliche fehlertolerante Berechnungen mit weniger als einer Million physischer Qubits erreichen könnte.
Es bleiben jedoch erhebliche technische Herausforderungen, bevor solche Systeme komplexe Algorithmen zuverlässig ausführen können. Die Ankündigung folgt einem separaten Durchbruch, der letzte Woche von Google Quantum AI bekannt gegeben wurde, als Forscher eine Technik namens „Magic State Cultivation“ demonstrierten, die die Fehler um den Faktor 40 reduzierte. Diese Forschung erreichte eine logische Treue von 99,99 % bei der Erzeugung spezialisierter Quantenzustände, die für bestimmte fortgeschrittene Berechnungen benötigt werden.
Wie Bitcoin.com News berichtete, hat Googles Fortschritt die Bedenken über den „Q-Day“ erneuert, den hypothetischen Punkt, an dem Quantencomputer mächtig genug werden, um weit verbreitete kryptografische Systeme zu brechen. Anfang dieses Jahres schätzten Google-Forscher, dass das Brechen der elliptischen Kurvenkryptografie, die in den digitalen Signaturen von Bitcoin verwendet wird, weniger als 500.000 physische Qubits erfordern könnte, was ungefähr 20 Mal weniger ist als einige frühere Schätzungen.
Die Forschung skizzierte auch ein theoretisches Szenario, in dem ein fortschrittlicher Quantencomputer einen Bitcoin-Privatschlüssel aus einem exponierten öffentlichen Schlüssel in etwa neun Minuten ableiten könnte. Forscher schätzten, dass etwa 6,9 Millionen BTC – fast ein Drittel des gesamten möglichen Bitcoin-Angebots – potenziell verwundbar sein könnten, da ihre öffentlichen Schlüssel bereits exponiert wurden, einschließlich Gelder, die in älteren Wallet-Formaten und wiederverwendeten Adressen gehalten werden.
Auswirkungen auf die Kryptowährungswelt
Obwohl Quantinuums neuester Durchbruch keine Fähigkeit demonstriert, die Kryptografie von Bitcoin zu knacken, stellt er einen Fortschritt in Richtung zuverlässiger Quantenberechnung dar, die letztendlich solche Angriffe ermöglichen könnte. Die Entwicklungen haben die Diskussionen über die Vorbereitung von Kryptowährungsnetzwerken auf eine post-quanten Welt intensiviert.
Fidelity Digital Assets hat gewarnt, dass exponierte Bitcoin-Öffentlichkeits-Schlüssel verwundbar werden könnten, während Coinbase die technischen Herausforderungen hervorgehoben hat, die mit dem Übergang des Bitcoin-Netzwerks zu quantenresistenter Kryptografie verbunden sind. Mögliche Verteidigungen umfassen neue digitale Signaturschemata, aber deren Implementierung könnte erhebliche Änderungen an der Infrastruktur von Bitcoin erfordern, einschließlich größerer Signaturen, Wallet-Upgrades und Koordination im dezentralen Netzwerk.
Ein besonders schwieriges Problem betrifft ruhende Bitcoin-Bestände, deren Besitzer möglicherweise nicht in der Lage sind, ihre Gelder auf quantenresistente Adressen zu migrieren. Derzeit ist kein existierender Quantencomputer in der Lage, die kryptografischen Schutzmaßnahmen von Bitcoin zu brechen. Doch da Quantinuum 2029 für sein fehlertolerantes Apollo-System anstrebt und Google schnelle Fortschritte bei verwandten Technologien macht, gewinnt das Rennen zur Entwicklung quantenresistenter Kryptowährungsinfrastruktur an Dringlichkeit.
