Computerele cuantice au nevoie de doar 10.000 de qubiți pentru a sparge cele mai complexe sisteme de criptare
Calculatoarele cuantice nu necesită să fie pe atât de puternice pe cât se credea pentru a sparge cele mai complexe sisteme de criptare a informației existente, conform unui studiu ce nu a fost încă evaluat în sistem inter pares și poate fi descărcat începând de marți din arhiva preprint arXiv, transmite miercuri Live Science.
Noul studiu susține că un computer cuantic poate demonta cu ușurință cele mai folosite sisteme de securitate criptografice folosind cu mult mai puțin biți cuantici (qubits) decât se așteptau oamenii de știință, lăsând expuse informații importante, precum detaliile bancare.
Computere cuantice desfășoară calculele în paralel și nu în succesiune, ceea ce înseamnă că prin creșterea numărului de qubiți, puterea lor de calcul crește exponențial. Teoretic, acest lucru înseamnă că aceste calculatoare vor putea ajunge să rezolve în câteva secunde calcule extrem de complexe pe care supercalculatoarele din prezent le-ar rezolva în sute, mii sau chiar milioane de ani.
Un exemplu al unui astfel de calcul este algoritmul lui Shor - un algoritm cuantic, dezvoltat de matematicianul Peter Shor în 1994 și utilizat pentru factorizarea rapidă a numerelor întregi mari. Aceasta a fost prima dovadă că un calculator cuantic poate în mod teoretic să surclaseze performanțele unui computer clasic înntr-o problemă practică.
Deoarece este practic indestructibil prin mijloace clasice, algoritmul lui Shor a devenit baza criptării cu cheie publică RSA, care stă la baza multora dintre schemele de criptare de top din lume.
Oamenii de știință au presupus anterior că ar fi nevoie de un sistem cu milioane de qubiți pentru a sparge algoritmul lui Shor folosind un computer cuantic - departe de cele mai bune procesoare de astăzi, care au doar câteva sute de qubiți. Dar acum, noul studiu avertizează că ar putea fi viabilă rezolvarea acestui algoritm cu un sistem care are doar 10.000 de qubiți.
Mai mult decât atât, susțin autorii studiului, un computer cuantic cu doar 26.000 de qubiți ar avea nevoie de doar șapte luni pentru a sparge criptarea RSA-2048, standardul de criptare din industrie utilizat pentru a proteja majoritatea certificatelor digitale de pe internet.
Motivul din spatele acestei treceri de la necesitatea unui sistem cu milioane de qubiți la doar zeci de mii se reduce la îmbunătățirile din domeniul corecției erorilor cuantice (QEC) și la robustețea sporită a computerelor cuantice cu atomi neutri, au spus oamenii de știință.
Spre deosebire de biții clasici, qubiții sunt în mod inerent ''zgomotoși'', ceea ce înseamnă că au o rată de eroare mult mai mare - 1 la 1 milion de milioane față de 1 la 1.000. Acest lucru face ca qubiții să fie mult mai predispuși la eșecuri în timpul calculelor, oamenii de știință afirmând că sistemele viitoare au nevoie de milioane de qubiți pentru a depăși computerele clasice, mai degrabă decât de sutele de qubiți încorporate în sistemele de ultimă generație de astăzi.
O metodă de reducere a ratelor de eroare este utilizarea qubiților logici - colecții de qubiți fizici aflați în stare de inseperabilitate cuantică și care partajează aceleași date, ceea ce înseamnă că, dacă unul dintre qubiții fizici constituenți eșuează, datele există în altă parte și calculele pot continua să ruleze neîntrerupt.
Proiectele QEC își propun să proiecteze qubiți și straturi software care să facă computerele cuantice mai puțin predispuse la erori, ceea ce înseamnă că sunt necesari mai puțini qubiți într-un sistem tolerant la erori pentru a atinge niveluri de performanță comparabile.
Computerele cuantice cu atomi neutri, între timp, sunt alimentate de qubiți care sunt atomi individuali, neutri din punct de vedere al sarcinii (în mod normal, elemente precum rubidiu, cesiu sau yterbiu) ținuți în suspensie de fascicule laser focalizate (cunoscute sub numele de pensete optice) și răciți aproape de zero absolut.
Computerele cuantice cu atomi neutri sunt o alternativă la qubiții superconductori convenționali utilizați în procesoarele fabricate de companii importante precum IBM, Microsoft și Google, iar autorii studiului au citat aceste sisteme drept candidați principali pentru calculul cuantic tolerant la erori datorită progreselor QEC. Mai exact, qubiții fizici pot participa la mai mulți qubiți logici, nu doar la unul, reducând teoretic numărul de qubiți necesari pentru un qubit logic de la sute sau mii la doar cinci.
''Experimente recente cu atomi neutri au demonstrat operațiuni universale tolerante la erori sub pragul de corecție a erorilor, calcul pe matrici de sute de qubiți și captarea matricilor cu peste 6.000 de qubiți extrem de coerenți'', au scris oamenii de știință în studiu.
Astfel, ''deși rămân provocări inginerești substanțiale, analiza noastră teoretică indică faptul că o arhitectură cu atomi neutri proiectată corespunzător ar putea susține calculul cuantic la scări relevante din punct de vedere criptografic'', au adăugat ei. ''Mai larg, aceste rezultate evidențiază capacitatea atomilor neutri pentru calculul cuantic tolerant la erori într-o gamă vastă de aplicații științifice și tehnologice''.
În cadrul studiului, oamenii de știință au propus mai multe arhitecturi noi pentru computerele cuantice tolerante la erori și au analizat performanța cu diferite mecanisme de corecție a erorilor.
Mașinile existente cu atomi neutri cu 500 de qubiți, precum și matricile de 6.000 de qubiți, au demonstrat ambele capacități de funcționare ''sub prag''. Aceasta înseamnă că, odată ce se aplică QEC (Quantic Electrification Examination), creșterea numărului de qubiți reduce exponențial rata de eroare - deci, cu cât sistemul este mai mare, cu atât mai multe tehnici de corecție a erorilor fac computerul cuantic tolerant la erori. Aceasta este opusul aplicării tehnicilor de ne-corecție a erorilor, unde ratele de eroare cresc exponențial pe măsură ce creșteți numărul de qubiți dintr-un computer cuantic.
În cadrul studiului, cercetătorii au extrapolat potența sistemelor de calcul cuantic existente și au estimat cât de puternice ar trebui să fie acestea pentru a reprezenta o amenințare pentru sistemele criptografice. Aceștia au examinat trei algoritmi criptografici cheie: algoritmul lui Shor, care este acum un punct de referință pentru performanța calculului cuantic; ECC-256, o formă modernă de criptografie ce este mai puțin complexă, fiind utilizată pentru a securiza traficul de internet și a proteja criptomonedele și respectiv RSA-2048, utilizată pe scară largă.
În studiu, aceștia au indicat că, fără aplicarea corecției de erori, computerele cuantice de ultimă generație ar avea nevoie de 1 milion de qubiți pentru a descifra RSA într-o săptămână, în timp ce ECC-256 ar necesita doar 500.000 de qubiți și zeci de minute pentru a fi rezolvat.
Pe baza calculelor din studiu, algoritmul lui Shor ar fi rezolvabil cu un sistem echipat cu doar 11.961 de qubiți. Un sistem cu între 10.000 și 26.000 de qubiți ar putea descifra ECC-256 în 10 zile, iar un procesor cuantic cu o capacitate cuprinsă între 11.000 și 14.000 de qubiți ar putea rezolva RSA-2048 în mai puțin de trei ani.
Cercetătorii au prezis, de asemenea, că arhitecturile paralele cu aproximativ 102.000 de qubiți ar putea sparge criptarea RSA-2048 în doar 97 de zile.
Deși viitoarele procesoare cuantice cu mii de qubiți logici ''vor debloca o gamă largă de aplicații cu valoare științifică și economică semnificativă'', au scris oamenii de știință, aceste descoperiri sugerează că trebuie să luăm măsuri urgente pentru a renunța la criptarea standard. Inginerii Google, de exemplu, spun că lumea are mai puțin de trei ani pentru a migra către criptografia post-cuantică.
Noul studiu s-a concentrat doar pe QEC-ul actual, lăsând deschisă calea pentru sisteme mai mici care ar realiza aceleași performanțe în cazul în care alte tehnici se îmbunătățesc. Oamenii de știință au subliniat că îmbunătățirea fidelității qubitilor fizici - proiectarea unor qubiti fizici care sunt în mod inerent mai puțin predispuși la erori - sau compresia algoritmică - reducerea suplimentară a numărului de qubiti fizici necesari - se numără printre progresele care ar putea fi realizate în următorii ani - ceea ce înseamnă înjumătățirea numărului de qubiti necesari în viitoarele sisteme de depistare a criptării.
''Aceste descoperiri au implicații semnificative. Deși este necesară o expertiză substanțială, un efort de dezvoltare experimentală și un design arhitectural, analiza noastră teoretică sugerează că ar putea fi construit un sistem cu atomi neutri capabil să implementeze algoritmul lui Shor'', au scris ei. ''Această concluzie subliniază importanța eforturilor continue de tranziție a sistemelor criptografice implementate pe scară largă către standarde post-cuantice concepute pentru a fi sigure împotriva atacurilor cuantice'', se mai arată în studiu.
Studiul - ce poate fi găsit la adresa https://arxiv.org/html/2603.28627v1 - a fost realizat de cercetători de la start-upul californian Oratomic, alături de colegi de la California Institute of Technology (Caltech) și de la Departamentul de Fizică al University of California, Berkeley. AGERPRES/(AS - editor: Codruț Bălu, editor online: Gabriela Badea)
* Sursa foto: Caltech/Robert Hurt (IPAC-SELab) / www.livescience.com
Conținutul website-ului www.agerpres.ro este destinat exclusiv informării publice. Toate informaţiile publicate pe acest site de către AGERPRES sunt protejate de dispoziţiile legale incidente. Sunt interzise copierea, reproducerea, recompilarea, modificarea, precum şi orice modalitate de exploatare a conţinutului acestui website. Informaţiile transmise pe www.agerpres.ro pot fi preluate, în conformitate cu legislaţia aplicabilă, în limita a 500 de semne. Detalii în secţiunea Condiţii de utilizare. Dacă sunteţi interesaţi de preluarea ştirilor AGERPRES, vă rugăm să contactaţi Direcţia Marketing - marketing@agerpres.ro.
Alte știri din categorie
Un seism cu magnitudinea 5 s-a produs în sud-vestul Chinei; circulația trenurilor a fost oprită
Un cutremur de pământ cu magnitudinea 5 s-a produs în provincia Yunnan din sud-vestul Chinei la adâncimea de 6 kilometri, marți, la ora locală 07:43 (11:43 GMT), a anunțat Centrul de Rețele Seismologice din China, citat de Reuters. Oficialii chinezi nu au primit deocamdată informații privind victime sau pagube materiale, iar
Bilanțul dublului seism din Venezuela a ajuns la 5.278 de morți
Dublul seism care s-a produs pe 24 iunie în Venezuela a ucis cel puțin 5.278 de persoane, potrivit unui nou bilanț provizoriu ce a fost publicat luni, informează AFP. 70 de decese suplimentare au fost înregistrate în decursul ultimelor 24 de ore, iar numărul răniților se ridică la aproape 17.000, la mai mult de trei săptăm&ac
Inundații în Afganistan: 20 de morți și peste 100 de dispăruți (FOTO/VIDEO)
Cel puțin 20 de persoane au murit și alte peste 100 au fost declarate dispărute după inundațiile și viiturile care s-au produs luni în Nuristan, o provincie muntoasă și cu acces dificil din nord-estul Afganistanului, au anunțat autoritățile locale, relatează AFP. 'Primele statistici cu victimele inundațiilor din Parun și din alte păr
Incendiile din Ontario s-au extins, fumul persistă în anumite regiuni din Statele Unite
Incendiile de pădure din Ontario s-au extins și afectează în prezent 735.000 de hectare, față de 650.000 de hectare pe parcursul weekendului trecut, a anunțat luni prim-ministrul acestei provincii canadiene, Doug Ford, în contextul în care calitatea aerului s-a îmbunătățit pe plan local, însă se menține la niveluri periculoase pentru săn
NASA afirmă că misiunea Artemis III este în grafic, în timp ce Blue Origin repară rampa de lansare
NASA rămâne în grafic pentru misiunea Artemis III de anul viitor - un test esențial pentru manevrele de andocare pe orbită și pentru modulele de aselenizare necesare viitoarelor misiuni cu echipaj uman pe Lună - în pofida unei explozii care a implicat o rachetă fără echipaj a companiei Blue Origin în timpul unui test pe rampa de lansare, desfă
Franța: Incendii în sudul țării, sute de pompieri mobilizați
Temperaturile ridicate și vegetația uscată au favorizat izbucnirea unor incendii duminică în sudul Franței, în special în interiorul golfului Saint-Tropez, precum și în zone abrupte și greu accesibile din insula Corsica, notează AFP. Cel mai violent incendiu, pentru stingerea căruia erau mobilizați peste 600 de pompieri
BTA/Cel mai bătrân șoim dunărean cunoscut stabilește un record mondial de longevitate, în Stara Zagora
Romeo, un șoim dunărean (șoim sacru) care trăiește la Centrul de Salvare a Vieții Sălbatice 'Balcanii Verzi' din Stara Zagora (sud-centrul Bulgariei), a devenit primul exemplar al acestei specii a cărui vârstă a fost documentată științific și care a atins 32 de ani, a declarat miercuri pentru BTA directorul operațional al centrului, dr. Rusko Petrov.
Important cutremur în sud-vestul statului Peru
Un cutremur puternic a lovit sud-vestul statului Peru sâmbătă seara, provocând moartea a cel puțin unei persoane și rănirea altor câteva, informează duminică dpa. Institutul de geofizică din Peru (IGP) a estimat magnitudinea la 5,1, în timp ce Institutul de geofizică al SUA (USGS) a indicat o magnitudine de 5,5.
Cel mai mare tort din Venezuela, oferit copiilor afectați de cutremurul din 24 iunie
Un tort uriaș, descris drept 'cel mai mare din Venezuela', a fost pregătit și oferit copiilor din statul La Guaira, afectați de cutremurul devastator din 24 iunie, soldat cu peste 5.000 de morți, transmite France Presse sâmbătă. 'A fost făcut cu dragoste pentru copiii din La Guaira', a declarat voluntara Claris Antaurgo (
Un seism cu magnitudinea 5 s-a produs în sud-estul Turciei
Un seism cu magnitudinea 5 s-a produs sâmbătă dimineață la Battalgazi, în provincia Malatya, în sud-estul Turciei, și a fost resimțit în mai multe provincii vecine, fără a provoca însă pagube materiale sau victime, a anunțat agenția turcă de gestionare a catastrofelor AFAD într-un comunicat, relatează AFP. &
China/ Alunecare de teren soldată cu cel puțin 8 morți și 34 de dispăruți
O alunecare de teren s-a produs vineri în municipiul Chongqing din sud-vestul Chinei, îngropând peste zece clădiri și conducând la evacuarea a cel puțin 1.100 de locuitori, informează agențiile Reuters, EFE și Xinhua. Opt persoane au murit, iar alte 34 au fost date dispărute, potrivit unui bilanț provizoriu anunțat de reprezentanții administrației loc
Spania: Peste 12.000 de hectare au ars într-un incendiu în nord-est; risc foarte ridicat de propagare, avertizează autoritățile
Un incendiu de vegetație izbucnit miercuri lângă Zaragoza, în regiunea Aragon din nord-estul Spaniei, a mistuit deja peste 12.000 de hectare și prezintă un 'risc foarte ridicat de propagare' din cauza vântului, au avertizat vineri autoritățile regionale citate de AFP. 'A fost o noapte foarte complexă și dificilă.
Ploi torențiale au ucis doi oameni în Texas
Ploile torențiale au ucis doi oameni în Texas (sudul SUA), luați de ape în mașinile lor, în timp ce statul american se pregătea pentru precipitații record în următoarele 24 de ore, informează vineri agenția Reuters. Echipele de intervenție de urgență au efectuat 230 de salvări, reușind între altele să recupereze u
VIDEO Chile: O furtună violentă s-a soldat cu trei morți și zeci de sinistrați
Trei persoane și-au pierdut viața, iar alte 76 au fost sinistrate joi în Chile, în timpul unei furtuni însoțite de ploi torențiale, valuri puternice și vânturi violente care afectează două treimi din regiunile țării, a anunțat guvernul, notează AFP. Ministrul de interne Claudio Alvarado a deplorat 'moartea a trei pe
Astronomii au detectat în premieră atmosferă pe o planetă asemănătoare cu Pământul
Oamenii de știință au detectat atmosferă pe exoplaneta LHS 1140 b, aflată la 40 de ani-lumină și descoperită în 2017, informează joi agenția de presă EFE. Această descoperire reprezintă o etapă esențială în procesul de căutare a planetelor asemănătoare cu Pământul, aflate dincolo de sistemul nostru solar, care ar putea adăposti viață.













