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
Indonezia / Trupul neînsuflețit al unei excursioniste, recuperat după o erupție vulcanică
Salvatorii indonezieni au anunțat că au recuperat sâmbătă trupul unei excursioniste care și-a pierdut viața în urma erupției vulcanului Dukono, soldată cu trei morți, vineri, pe insula Halmahera, din arhipelagul Moluce, estul Indoneziei, informează AFP. Muntele Dukono a intrat în erupție vineri, iar trei excursioniști și-au p
Nepalul a emis un număr record de permise pentru escaladarea Muntelui Everest
Autoritățile din Nepal au emis un număr record de permise pentru ascensiunea pe Muntele Everest în această primăvară, au anunțat vineri oficialii, ceea ce naște temeri referitoare la aglomerația de pe cel mai înalt munte din lume, informează DPA. Până pe 8 mai, Nepalul a emis 492 de permise doar pentru Everest, echivalentul u
O pată de petrol a fost detectată în Golful Persic, în largul insulei iraniene Kharg
O pată de petrol a fost detectată în Golful Persic, în largul insulei iraniene Kharg, principalul terminal petrolier al țării, conform imaginilor din satelit publicate vineri de Observatorul Conflictelor și Mediului (CEOBS), informează sâmbătă AFP. Potrivit organizației cu sediul în Marea Britanie, aceasta este una dint
Croaziera afectată de hantavirus, parte din boom-ul turistic în Antarctica, care necesită o reglementare mai strictă
Turismul în Peninsula Antarctică este o nișă în plină expansiune, stimulată de iubitorii de aventură care dispun de fondurile necesare și care sunt dispuși să călătorească mii de kilometri ca să vadă colonii de pinguini sau să plonjeze în apele polare din vecinătatea aisbergurilor, relatează vineri Reuters. Însă numărul tot mai mare de
Cercetătorii identifică anticorpi care ar putea preveni și trata cazurile de rujeolă
Oamenii de știință au identificat în premieră anticorpi umani capabili să neutralizeze virusul rujeolei, ceea ce ar putea contribui la o nouă abordare în prevenirea și tratarea acestei boli extrem de contagioase. Acești anticorpi se leagă de zone-cheie ale virusului și îl împiedică să pătrundă în celulele gazdă, potrivit unui
O serie de fenomene climatice bruște a determinat topirea record a ghețarilor din Antarctica (studiu)
Gheața marină din Antarctica s-a topit până la niveluri record după ce o serie de evenimente agravate de schimbările climatice au afectat brusc peisajul înghețat, au descoperit oamenii de știință, relatează vineri DPA/PA Media. Continentul sudic acoperit de gheață părea să sfideze tendințele de încălzire globală, suprafața gheții din această
David Attenborough, ''copleșit'' de urările primite la împlinirea vârstei de 100 de ani
David Attenborough s-a declarat vineri ''total copleșit'' de urările primite cu ocazia împlinirii vârstei de 100 de ani, prezentatorul britanic de emisiuni despre natură, cu zeci de ani de activitate de pionierat, primind mesaje de afecțiune din întreaga lume, relatează Reuters. După mai bine de 70 de ani de c
Naturalistul britanic David Attenborough a împlinit 100 de ani: 13 lucruri inedite din viața sa (FOTO/VIDEO)
Naturalistul britanic David Attenborough, care a fost timp de decenii cea mai autoritară voce din lume în chestiuni legate de natură și ale cărui documentare au fost vizionate de sute de milioane de oameni, își sărbătorește vineri cea de-a 100-a aniversare.
Oceanele, la un pas de niveluri record de căldură, chiar înainte de revenirea preconizată a fenomenului El Nino
Oceanele lumii se îndreaptă spre ''temperaturi record'' în luna mai, pe fondul revenirii fenomenului natural de încălzire El Nino, a avertizat vineri observatorul climatic european Copernicus, informează AFP. Temperaturile medii de la suprafața mărilor și oceanelor, cu excepția regiunilor polare, au atins &ici
Un nou studiu arată originile celui mai mare crater de impact de pe Lună, unde va aseleniza Artemis 4
Un impact violent care a sculptat cel mai mare bazin de impact de pe Lună ar fi împrăștiat material din profunzimile solului selenar în apropierea polului sud lunar, chiar în regiunea în care NASA intenționează să trimită astronauți în cadrul programului Artemis, conform unui studiu publicat pe 7 mai în revista Science Advances, tr
VIDEO Indonezia/ Cel puțin 3 morți în urma erupției unui vulcan
Trei excursioniști, dintre care doi străini, au murit, iar 10 sunt dați dispăruți în urma unei erupții de vineri a vulcanului Dukono de pe insula Halmahera, din arhipelagul indonezian Insulele Moluce, a declarat un responsabil al serviciilor de salvare, transmite agenția AFP. ''Sunt trei morți, doi străini și un locuitor al insul
VIDEO Marte: Un bolovan de 13 kilograme a blocat roverul Curiosity timp de 6 zile
Marte este bombardat cu radiații intense, este bântuit de puternice furtuni de nisip, temperaturile pot coborî până la -129 grade Celsius, iar roverele NASA sunt construite pentru a rezista acestor condiții vitrege, dar roverul Curiosity s-a confruntat cu o altă problemă în cursul lunii trecute, când a rămas blocat din cauza unui bolovan
Dieta bazată pe cartofi a modificat genetica populației din Anzi (studiu)
Populațiile indigene din Anzi au început să cultive cartoful - o sursă importantă de amidon, vitamine, minerale și fibre - în urmă cu 6.000 până la 10.000 de ani, făcând din acest tubercul o componentă centrală a dietei lor alimentare. Acei oameni au suferit apoi adaptări genetice benefice pentru o astfel de dietă, care pot fi observate și astăzi la d
'Space Rider', primul vehicul spațial reutilizabil european a trecut o serie de teste preliminare
Proiectul 'SpaceRider', un nou vehicul spațial reutilizabil conceput de Agenția Spațială Europeană (ESA), a trecut cu bine o serie de teste care-l aduc mai aproape de o primă lansare, transmite joi Space.com. Space Rider este un concept inovator de navă spațială care avansează spre primul său zbor, cu noi etape care abordează două dintre cele mai mari
Un imens tsunami produs în 2025 în Alaska a fost al doilea ca înălțime din istoria înregistrărilor (studiu)
Fiordul Tracy Arm, situat în sud-estul statului american Alaska, în Pădurea Națională Tongass, oferă o panoramă majestuoasă, cu un golf îngust înconjurat de stânci de granit impunătoare, cascade și ghețari. Anul trecut, însă, într-o dimineață, acesta a fost, de asemenea, locul în care s-a produs o puternică alunecare de













