Alice & Bob ประเมินใหม่: แคตคิวบิตราว 23,000 ตัวอาจเพียงพอที่จะเจาะ RSA-2048

Alice & Bob ผู้พัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้แคตคิวบิต (cat qubit) ซึ่งมีสำนักงานใหญ่ในปารีสและบอสตัน เผยแพร่การประเมินทรัพยากรเมื่อวันที่ 29 ตุลาคม โดยระบุว่าเครื่องที่ทนต่อความผิดพลาดซึ่งสร้างบนสถาปัตยกรรมของบริษัทจะสามารถแยกตัวประกอบกุญแจ RSA ขนาด 2048 บิตได้ด้วยคิวบิตกายภาพ 22,593 ตัวภายใน 3.14 วัน บริษัทอธิบายว่าผลลัพธ์นี้เป็นสถิติต่ำสุดใหม่ของทรัพยากรควอนตัมทั้งหมด ซึ่งวัดจากจำนวนคิวบิตคูณด้วยเวลาทำงาน ที่จำเป็นต่อการรันอัลกอริทึมของ Shor เพื่อโจมตีการเข้ารหัสแบบกุญแจสาธารณะในปัจจุบัน งานนี้เป็นการคาดการณ์เชิงทฤษฎีที่เผยแพร่เป็นพรีปรินต์ ไม่ใช่การสาธิตบนฮาร์ดแวร์

สิ่งที่ประกาศ

ตัวเลขเหล่านี้มาจากบทความ "Shor's algorithm compiled on cat qubits: 22 593 qubits for RSA-2048 in 3.14 days" ซึ่งทีมนักวิจัยของ Alice & Bob ร่วมกับผู้เขียนร่วมหนึ่งคนจาก Inria และมหาวิทยาลัยแรนส์ โพสต์ไว้บน Cryptology ePrint Archive ของ IACR นอกจาก RSA-2048 แล้ว ทีมยังประเมินว่าปัญหาลอการิทึมไม่ต่อเนื่องบนเส้นโค้งวงรีขนาด 256 บิต (ECDLP) ซึ่งเป็นรากฐานทางคณิตศาสตร์ของลายเซ็นที่ Bitcoin และ Ethereum ใช้ สามารถแก้ได้ด้วยคิวบิตกายภาพไม่เกิน 29,588 ตัวภายใน 61.8 นาที ทีมยังเสนอเกณฑ์มาตรฐานที่เล็กกว่าคือ FFDLP-512 ซึ่งใช้ราว 6,700 คิวบิตและ 21 นาที

ตามประกาศของบริษัท ตัวเลขสำหรับ RSA ใช้คิวบิตกายภาพน้อยกว่าการประเมินปี 2025 ของ Craig Gidney จาก Google Quantum AI ถึง 40 เท่า ซึ่งการประเมินนั้นระบุว่า RSA-2048 ต้องใช้คิวบิตที่มีสัญญาณรบกวนไม่ถึงหนึ่งล้านตัวและเวลาทำงานไม่ถึงหนึ่งสัปดาห์บนเครื่องที่ใช้ surface code

รับจดหมายข่าว DesignQuantum

ข่าวและบทความอธิบายด้านควอนตัมคอมพิวติงฟรี ทุกข้อความอ้างอิงมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา เลือกรับรายวัน รายสัปดาห์ หรือรายเดือน

Website

อีเมล ความถี่รายวันรายสัปดาห์รายเดือน ภาษาEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית สมัครรับฟรี

ฟรี ยกเลิกการรับได้ทุกเมื่อด้วยคลิกเดียว นโยบายความเป็นส่วนตัว

รายละเอียดทางเทคนิค

แทนที่จะคูณจำนวนคิวบิตเชิงตรรกะด้วยค่าโอเวอร์เฮดเฉลี่ย ผู้เขียนได้คอมไพล์ส่วนที่มีต้นทุนสูงที่สุดของอัลกอริทึมลงไปถึงระดับการดำเนินการของคิวบิตกายภาพแต่ละตัว และได้ผังชิปพร้อมตารางเวลาที่สมบูรณ์ Alice & Bob ระบุว่าการประหยัดนี้มาจากสามองค์ประกอบ ได้แก่ แคตคิวบิตที่กดข้อผิดพลาดแบบ bit-flip ไว้ได้โดยตรงในฮาร์ดแวร์ ทำให้การแก้ข้อผิดพลาดต้องจัดการเพียงข้อผิดพลาดแบบ phase-flip; รหัส LDPC-cat ซึ่งบริษัทระบุว่าลดจำนวนคิวบิตสำหรับ RSA-2048 ได้มากกว่าครึ่งเมื่อเทียบกับแนวทางรหัสซ้ำแบบเดิม (จาก 49,649 เหลือ 22,593); และวงจรบวกที่ออกแบบใหม่สำหรับแคตคิวบิตให้ทำงานด้วยจังหวะคงที่โดยไม่ต้องรอการแก้ข้อผิดพลาด ด้านอัลกอริทึม ทีมได้ต่อยอดจากงานล่าสุดของ Google และนักวิจัยของ Inria

สมมติฐานมีความสำคัญ บทความสมมติรอบการแก้ข้อผิดพลาด 1 ไมโครวินาที เวลาตอบสนอง 10 ไมโครวินาที ความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดเฟส 5 × 10⁻⁴ และไม่มี bit-flip เลย ซึ่งเทียบเท่ากับเวลา bit-flip ราว 100 ปี หาก bit-flip เกิดขึ้นประมาณชั่วโมงละครั้ง จะต้องเพิ่มชั้นการเข้ารหัสอีกชั้น และค่าประเมินสำหรับ RSA-2048 จะเพิ่มเป็นราว 45,000 คิวบิต การออกแบบนี้ยังแลกพื้นที่กับเวลาได้ด้วย โดยคิวบิตราว 611,000 ตัวจะลดเวลาการรัน RSA เหลือ 1.25 ชั่วโมง ขณะที่คิวบิตราว 21,188 ตัวจะยืดเวลาออกไปเป็น 8.08 วัน

เหตุใดจึงสำคัญ

ค่าประเมินทรัพยากรสำหรับอัลกอริทึมของ Shor ลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่อการแก้ข้อผิดพลาดและการออกแบบอัลกอริทึมพัฒนาขึ้น และทุกครั้งที่ลดลงก็ทำให้กรอบเวลาที่ทีมความปลอดภัยใช้วางแผนสั้นลง Alice & Bob กล่าวว่าคาดว่าความก้าวหน้าของฮาร์ดแวร์และความต้องการทรัพยากรที่ลดลงจะมาบรรจบกันในช่วงต้นทศวรรษ 2030 แม้จะยอมรับว่ายังมีความท้าทายด้านวิศวกรรมสำคัญอยู่ Ali El Kaafarani ผู้ก่อตั้งและ CEO ของ PQShield กล่าวในแถลงการณ์ว่ารัฐบาลและภาคธุรกิจควร "ติดตั้ง PQC ทันทีในจุดที่สำคัญที่สุด"

สิ่งที่ต้องติดตาม

ตัวเลขหลักขึ้นอยู่กับแคตคิวบิตที่มีเวลา bit-flip ยาวมากซึ่งยังไม่เคยแสดงให้เห็นในระดับใหญ่ บททดสอบที่แท้จริงจึงอยู่ที่ความก้าวหน้าของฮาร์ดแวร์ไปสู่สมมติฐานเหล่านั้น การพิจารณาโดยผู้ทรงคุณวุฒิของพรีปรินต์นี้และการตรวจสอบอย่างอิสระต่อการเลือกวิธีคอมไพล์ก็ควรติดตามเช่นกัน Alice & Bob กล่าวว่ากำลังให้ข้อมูลแก่ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียภาครัฐและอุตสาหกรรม และเรียกร้องให้องค์กรต่าง ๆ เริ่มย้ายไปสู่การเข้ารหัสหลังยุคควอนตัมตั้งแต่ตอนนี้ โดยชี้ว่าแนวทางของสหรัฐฯ และสหราชอาณาจักรตั้งเป้าให้การเปลี่ยนผ่านเสร็จสิ้นภายในปี 2035