تقدير جديد من Alice & Bob: نحو 23 ألف كيوبت قطّي قد تكفي لكسر RSA-2048

تُترجم ورقة أولية جديدة من Alice & Bob خوارزمية شور إلى كيوبتات قطّية، وتقدّر أن كسر RSA-2048 ممكن باستخدام 22,593 كيوبت فيزيائي في 3.14 يوم.

نشرت شركة Alice & Bob، التي تطوّر حواسيب كمومية قائمة على الكيوبتات القطّية (cat qubits) ومقرها باريس وبوسطن، في 29 أكتوبر تقديرًا للموارد يشير إلى أن آلة متسامحة مع الأخطاء مبنية على معماريتها يمكنها تحليل مفتاح RSA بطول 2048 بت إلى عوامله باستخدام 22,593 كيوبت فيزيائي في 3.14 يوم. وتصف الشركة النتيجة بأنها أدنى مستوى قياسي جديد لإجمالي الموارد الكمومية، مقيسًا بعدد الكيوبتات مضروبًا في زمن التشغيل، اللازمة لتشغيل خوارزمية شور ضد تشفير المفتاح العام المستخدم اليوم. هذا العمل إسقاط نظري نُشر كورقة أولية، وليس عرضًا على عتاد فعلي.

ما الذي أُعلن

تأتي الأرقام من الورقة "Shor's algorithm compiled on cat qubits: 22 593 qubits for RSA-2048 in 3.14 days"، التي نشرها فريق من باحثي Alice & Bob مع مؤلف مشارك من Inria وجامعة رين على أرشيف Cryptology ePrint Archive التابع لـ IACR. وإلى جانب RSA-2048، يقدّر الفريق أن مسألة اللوغاريتم المتقطع على المنحنيات الإهليلجية بطول 256 بت (ECDLP)، وهي الأساس الرياضي للتواقيع التي يستخدمها Bitcoin وEthereum، يمكن حلها بما لا يزيد على 29,588 كيوبت فيزيائي في 61.8 دقيقة. كما يقترح معيارًا أصغر، FFDLP-512، يتطلب نحو 6,700 كيوبت و21 دقيقة.

ووفقًا لإعلان الشركة، يستخدم رقم RSA عددًا من الكيوبتات الفيزيائية أقل بأربعين مرة من تقدير عام 2025 الذي وضعه Craig Gidney من Google Quantum AI، والذي قدّر أن RSA-2048 يحتاج إلى أقل من مليون كيوبت مشوّش وزمن تشغيل أقل من أسبوع على آلة تعتمد شيفرة السطح.

التفاصيل التقنية

بدلًا من ضرب عدد الكيوبتات المنطقية في عبء إضافي متوسط، ترجم المؤلفون أكثر أجزاء الخوارزمية كلفة وصولًا إلى عمليات كل كيوبت فيزيائي على حدة، فأنتجوا تخطيطًا كاملًا للرقاقة وجدولًا زمنيًا. وتعزو Alice & Bob هذا التوفير إلى ثلاثة عناصر: الكيوبتات القطّية التي تكبح أخطاء قلب البت مباشرة في العتاد، بحيث لا يحتاج تصحيح الأخطاء إلا إلى معالجة أخطاء قلب الطور؛ وشيفرات LDPC-cat، التي تقول الشركة إنها تخفض عدد الكيوبتات اللازمة لـ RSA-2048 بأكثر من النصف مقارنة بنهج شيفرة التكرار السابق (من 49,649 إلى 22,593)؛ وجامع أُعيد تصميمه للكيوبتات القطّية ليعمل بوتيرة ثابتة دون انتظار تصحيح الأخطاء. وعلى صعيد الخوارزميات، استفاد الفريق من أعمال حديثة لـ Google وباحثي Inria.

والافتراضات مهمة. تفترض الورقة دورة تصحيح أخطاء مدتها 1 ميكروثانية، وزمن استجابة 10 ميكروثوانٍ، واحتمال خطأ طور قدره 5 × 10⁻⁴، وانعدام قلب البت تمامًا، أي ما يعادل زمن قلب بت يقارب 100 عام. وإذا حدث قلب البت مرة واحدة تقريبًا كل ساعة، فستلزم طبقة ترميز إضافية ويرتفع تقدير RSA-2048 إلى نحو 45,000 كيوبت. ويمكن للتصميم أيضًا المقايضة بين الحيز والزمن: فنحو 611,000 كيوبت تختصر تشغيل RSA إلى 1.25 ساعة، بينما نحو 21,188 كيوبت تمدّه إلى 8.08 يوم.

لماذا يهم ذلك

تواصل تقديرات الموارد لخوارزمية شور الانخفاض مع تحسّن تصحيح الأخطاء وتصميم الخوارزميات، وكل انخفاض يقلّص الأفق الزمني الذي تخطط على أساسه فرق الأمن. وتقول Alice & Bob إنها تتوقع أن يلتقي تقدم العتاد والمتطلبات المتناقصة في أوائل ثلاثينيات هذا القرن، مع إقرارها بأن تحديات هندسية كبيرة لا تزال قائمة. وقال Ali El Kaafarani، مؤسس PQShield ورئيسها التنفيذي، في البيان إن على الحكومات والشركات "نشر التشفير ما بعد الكمومي فورًا حيث يهم الأمر أكثر".

ما الذي ينبغي متابعته

تعتمد الأرقام الرئيسية على كيوبتات قطّية ذات أزمنة قلب بت طويلة جدًا لم تُثبت بعد على نطاق واسع، لذا فالاختبار الحقيقي هو تقدّم العتاد نحو تلك الافتراضات. كما تستحق المتابعة مراجعةُ الأقران للورقة الأولية والتدقيق المستقل في خيارات الترجمة البرمجية فيها. وتقول Alice & Bob إنها تُطلع الجهات الحكومية والصناعية المعنية، وتحث المؤسسات على بدء الانتقال إلى التشفير ما بعد الكمومي الآن، مشيرة إلى أن الإرشادات الأمريكية والبريطانية تستهدف إتمام هذا الانتقال بحلول عام 2035.

تقدير جديد من Alice & Bob: نحو 23 ألف كيوبت قطّي قد تكفي لكسر RSA-2048

ما الذي أُعلن

اشترك في النشرة البريدية من DesignQuantum

التفاصيل التقنية

لماذا يهم ذلك

ما الذي ينبغي متابعته

اشترك في النشرة البريدية من DesignQuantum

الجهات الواردة في هذه القصة

Alice & Bob

Google Quantum AI

PQShield Ltd

المصادر