Alice & Bob: według nowej szacunkowej analizy RSA-2048 złamie około 23 000 cat qubitów

Alice & Bob, mający siedziby w Paryżu i Bostonie twórca komputerów kwantowych opartych na cat qubitach, opublikował 29 października oszacowanie zasobów, według którego odporna na błędy maszyna zbudowana w jego architekturze mogłaby rozłożyć na czynniki 2048-bitowy klucz RSA przy użyciu 22 593 fizycznych kubitów w 3,14 dnia. Firma przedstawia ten wynik jako nowe minimum łącznych zasobów kwantowych, mierzonych jako liczba kubitów pomnożona przez czas działania, potrzebnych do uruchomienia algorytmu Shora przeciwko dzisiejszej kryptografii klucza publicznego. To teoretyczna projekcja opublikowana jako preprint, a nie demonstracja na sprzęcie.

Co ogłoszono

Liczby pochodzą z artykułu "Shor's algorithm compiled on cat qubits: 22 593 qubits for RSA-2048 in 3.14 days", zamieszczonego w Cryptology ePrint Archive IACR przez zespół badaczy Alice & Bob wraz ze współautorem z Inria i Uniwersytetu w Rennes. Oprócz RSA-2048 zespół szacuje, że problem logarytmu dyskretnego na 256-bitowych krzywych eliptycznych (ECDLP), na którym opierają się podpisy używane przez Bitcoin i Ethereum, można by rozwiązać przy użyciu co najwyżej 29 588 fizycznych kubitów w 61,8 minuty. Proponuje też mniejszy test porównawczy, FFDLP-512, wymagający około 6700 kubitów i 21 minut.

Według komunikatu firmy wynik dla RSA wymaga 40 razy mniej fizycznych kubitów niż szacunek z 2025 roku Craiga Gidneya z Google Quantum AI, który oceniał RSA-2048 na mniej niż milion zaszumionych kubitów i mniej niż tydzień obliczeń na maszynie z kodem powierzchniowym.

Zapisz się na newsletter DesignQuantum

Bezpłatne wiadomości i materiały objaśniające o obliczeniach kwantowych, a każde twierdzenie z linkiem do źródła. Wybierz: codziennie, co tydzień lub co miesiąc.

Website

Adres e-mail CzęstotliwośćCodziennieCo tydzieńCo miesiąc JęzykEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Zapisz się za darmo

Bezpłatnie. Wypiszesz się w każdej chwili jednym kliknięciem. Polityka prywatności

Szczegóły techniczne

Zamiast mnożyć liczbę kubitów logicznych przez średni narzut, autorzy kompilują najbardziej kosztowne części algorytmu aż do operacji poszczególnych kubitów fizycznych, tworząc pełne układy chipu i harmonogramy. Alice & Bob przypisuje oszczędności trzem elementom: cat qubitom, które tłumią błędy odwrócenia bitu (bit-flip) już na poziomie sprzętu, dzięki czemu korekcja błędów musi radzić sobie tylko z błędami fazy; kodom LDPC-cat, które według firmy ponad dwukrotnie zmniejszają liczbę kubitów dla RSA-2048 w porównaniu z wcześniejszym podejściem opartym na kodzie powtórzeniowym (z 49 649 do 22 593); oraz sumatorowi przebudowanemu od podstaw dla cat qubitów, który pracuje w stałym tempie bez czekania na korekcję błędów. Po stronie algorytmicznej zespół korzysta z najnowszych prac Google i badaczy z Inria.

Założenia mają znaczenie. Artykuł przyjmuje cykl korekcji błędów 1 mikrosekundy, czas reakcji 10 mikrosekund, prawdopodobieństwo błędu fazy 5 × 10⁻⁴ i całkowity brak odwróceń bitu, co odpowiada czasowi bit-flip rzędu 100 lat. Gdyby odwrócenia bitu zdarzały się mniej więcej raz na godzinę, potrzebna byłaby dodatkowa warstwa kodowania, a szacunek dla RSA-2048 wzrósłby do około 45 000 kubitów. Projekt pozwala też wymieniać przestrzeń na czas: około 611 000 kubitów skróciłoby obliczenia RSA do 1,25 godziny, a około 21 188 kubitów wydłużyłoby je do 8,08 dnia.

Dlaczego to ważne

Szacunki zasobów dla algorytmu Shora systematycznie spadają w miarę postępów korekcji błędów i projektowania algorytmów, a każdy spadek skraca horyzont, w jakim planują zespoły bezpieczeństwa. Alice & Bob oczekuje, że postęp sprzętowy i malejące wymagania spotkają się na początku lat 30., choć przyznaje, że pozostają poważne wyzwania inżynieryjne. Ali El Kaafarani, założyciel i CEO PQShield, powiedział w komunikacie, że rządy i firmy powinny „natychmiast wdrażać PQC w najbardziej krytycznych miejscach”.

Na co zwracać uwagę

Kluczowe liczby zależą od cat qubitów o niezwykle długich czasach bit-flip, których nie pokazano jeszcze na dużą skalę, więc prawdziwym sprawdzianem będzie postęp sprzętu w kierunku tych założeń. Warto też śledzić recenzję naukową preprintu i niezależną weryfikację przyjętych w nim rozwiązań kompilacyjnych. Alice & Bob informuje, że prowadzi rozmowy z przedstawicielami rządów i przemysłu, i zachęca organizacje, by już teraz rozpoczęły migrację do kryptografii postkwantowej, przypominając, że wytyczne USA i Wielkiej Brytanii przewidują jej zakończenie do 2035 roku.