Рассчитано, сколько дней квантовому компьютеру нужно для взлома Биткоина
Исследователи IonQ впервые подготовили подробный расчет, показывающий, какой квантовый компьютер потребуется для взлома криптографической схемы, используемой Bitcoin. Результаты опубликованы в работе на arXiv. Согласно расчетам, отказоустойчивая квантовая машина с примерно 19 400 физическими кубитами сможет решить соответствующую математическую задачу примерно за 25,7 дня.
Речь идет не о реальном взломе Bitcoin. Такой квантовый компьютер пока не существует, а исследование представляет собой инженерный расчет необходимых ресурсов.
Что именно пытаются взломать
Для цифровых подписей Bitcoin используется эллиптическая кривая secp256k1. Она позволяет подтвердить, что человек действительно владеет адресом и имеет право подписать транзакцию.
Современным обычным компьютерам крайне сложно решить обратную математическую задачу, лежащую в основе этой защиты. Квантовые компьютеры в теории могут справиться с ней с помощью алгоритма Шора.
Исследователи рассчитали полный процесс от алгоритма до конкретной архитектуры квантовой машины. В итоговой схеме требуется 1457 логических кубитов и около 39 млн операций Тоффоли. Логические кубиты нужны для более надежных вычислений, поскольку один такой кубит создается с помощью нескольких физических и механизмов коррекции ошибок.
Для сравнения, современные квантовые компьютеры пока намного меньше необходимой системы. У IBM Heron r3 — 156 физических кубитов, а у новейшего Quantinuum Helios — 98. Даже если учитывать экспериментальные чипы IBM с 1121 кубитом, до рассчитанных для атаки 19 397 физических кубитов остается большой разрыв.
19 тысяч кубитов и почти 26 дней
Для выполнения вычислений с учетом коррекции ошибок потребуется 19 397 физических кубитов. При такой конфигурации одна попытка решения задачи займет около 25,7 дня.
Авторы оценивают вероятность успешного результата примерно в 63%. При этом математически доказанная нижняя граница успеха составляет 40,7%, поэтому гарантировать успешную атаку за одну попытку нельзя.
Основное ускорение исследователи получили за счет оптимизации не только алгоритма, но и всей вычислительной системы. Они изменили компилятор, расположение кубитов и методы коррекции ошибок. В частности, специальная схема выполнения операции CCZ позволила ускорить ее примерно в 31 раз.
Биткоин пока вне опасности
Несмотря на громкие цифры, работа не означает, что современные квантовые компьютеры способны взломать Bitcoin. Исследователи не атаковали ни один кошелек, ключ или работающую сеть. Машины, способной выполнить такой расчет, сегодня нет.
При этом авторы считают результат ориентиром для развития квантовой криптоаналитики. По дорожной карте IonQ, компания рассчитывает выйти на 20 000 физических кубитов в 2028 году.
Иными словами, речь не о том, что Bitcoin уже сейчас можно взломать за 26 дней. Исследование показывает, какой мощности должны достичь будущие отказоустойчивые квантовые компьютеры, чтобы такая атака стала возможной.
