Квантовый прорыв Google
Недавний квантовый процессор Google достиг значительного прорыва, который физики ждали десятилетиями: он продемонстрировал подтвержденное ускорение по сравнению с лучшими суперкомпьютерами мира. Это открытие делает угрозу для Bitcoin еще более актуальной.
Исследование и результаты
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, чип Willow с 105 кубитами выполнил физический алгоритм быстрее, чем любая классическая машина могла бы смоделировать. Это первое экспериментально подтвержденное квантовое преимущество, достигнутое с помощью реального оборудования.
Хотя результаты исследования узкие, они имеют большое значение. Они подтверждают, что квантовые процессоры приближаются к необходимой надежности для практического использования, что создает риск того, что однажды они смогут сломать шифрование, защищающее Bitcoin и другие цифровые активы.
Скорость и эффективность
Согласно отчету, алгоритм Quantum Echoes от Google работал примерно в 13 000 раз быстрее на чипе Willow, чем классические симуляции могли бы достичь, завершая задачу чуть более чем за два часа, в то время как на Frontier — одном из самых быстрых суперкомпьютеров мира — это заняло бы около 3,2 года.
«Результат поддается проверке, что означает, что его можно повторить другими квантовыми компьютерами или подтвердить экспериментами,» — написал генеральный директор Google Сундар Пичаи в X.
Эксперименты с чипом Willow
Исследователи протестировали Willow, проведя серию экспериментов по обратному времени и наблюдая, как квантовая информация распространяется и фокусируется по кубитам чипа. Сначала они продвигали систему вперед через набор квантовых операций, затем нарушили один кубит контролируемым сигналом, а затем развернули последовательность, чтобы определить, будет ли информация «эхом» обратно.
Это эхо проявилось как конструктивная интерференция, где квантовые волны усиливали друг друга, а не гасили — явный признак квантового поведения. Цепи, участвующие в этом, были слишком сложными для точного моделирования классическими компьютерами.
Достижения и будущее
Суперпроводящие трансмоны кубиты Willow выдержали процесс, показывая медианные ошибки двухкубитных ворот около 0,0015 и времена когерентности выше 100 микросекунд. Эти уровни стабильности позволили исследователям провести 23 слоя квантовых операций на 65 кубитах, превышая то, что классические модели могут в настоящее время воспроизвести.
Представленный в декабре 2024 года, Willow является последним суперпроводящим квантовым процессором Google, созданным для демонстрации более стабильного и проверяемого квантового поведения, чем его предшественники.
Угрозы для криптовалют
Хотя работа остается на уровне исследований, она показывает, что квантовая интерференция может сохраняться в системах, слишком сложных для классического моделирования — измеримый прогресс в долгосрочных усилиях сделать квантовые вычисления как воспроизводимыми, так и практическими.
Google заявила, что ее следующей целью является переход квантовых вычислений от контролируемых демонстраций к практической науке, включая моделирование того, как атомы и молекулы взаимодействуют — симуляции, которые далеко выходят за пределы возможностей классических компьютеров.
«Точно так же, как телескоп и микроскоп открыли новые, невидимые миры, этот эксперимент является шагом к ‘квантовому микроскопу’, способному измерять ранее невидимые природные явления,» — написали они.
Заключение
На данный момент достижение Willow не угрожает шифрованию. Однако его проверка отмечает устойчивый прогресс к тому типу квантовой машины, которая могла бы. Bitcoin и другие цифровые системы зависят от криптографии на основе эллиптических кривых — математических функций, которые фактически невозможно расшифровать классическими компьютерами, но теоретически уязвимы для достаточно мощного квантового компьютера.
«Квантовые вычисления имеют разумную вероятность — более пяти процентов — быть серьезным, даже экзистенциальным, долгосрочным риском для Bitcoin и других криптовалют,» — сказал Кристофер Пейкерт, профессор компьютерных наук и инженерии в Университете Мичигана, в интервью Decrypt.
«Но это не реальный риск в ближайшие несколько лет; технологии квантовых вычислений все еще имеют слишком далеко идти, прежде чем они смогут угрожать современной криптографии.»
Пейкерт отметил, что Bitcoin не защищен от квантовых атак, хотя угроза остается далекой. Переход на схемы подписи постквантовой эпохи, добавил он, также принесет компромиссы в размере и производительности.
«Ключи и подписи гораздо больше,» — сказал Пейкерт. «Поскольку криптовалюты зависят от множества подписей для транзакций и блоков, принятие постквантовых или гибридных схем значительно увеличит сетевой трафик и размеры блоков.»
Моделирование цепей Willow с помощью алгоритмов тензорных сетей заняло бы более 10⁷ CPU-часов на Frontier, самом быстром суперкомпьютере мира. Этот разрыв — два часа квантовых вычислений против нескольких лет классической симуляции — является самым ясным экспериментальным доказательством на уровне устройства квантового преимущества.
Для криптографов и разработчиков это напоминание о том, что безопасность в постквантовой эпохе больше не является далекой проблемой — это часы, которые уже начали тикать.
