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
Oceanele lumii au atins un nivel maxim de căldură în luna iunie
Oceanele lumii au înregistrat cea mai caldă lună iunie observată vreodată, existând posibilitatea să fie stabilite noi recorduri în 2026, sub efectul combinat al fenomenului El Nino și al încălzirii globale, a anunțat miercuri observatorul european Copernicus Marine Service, informează AFP. Temperatura medie la suprafaț
Planul NASA pentru construirea unei baze pe Lună continuă să avanseze, în pofida unor eșecuri
NASA a anunțat marți noi misiuni menite să contribuie la crearea unei viitoare baze pe suprafața Lunii, un proiect care începe să prindă contur în pofida unor eșecuri recente, transmite AFP. Desfășurate în colaborare cu trei companii americane care dezvoltă roboți selenari, aceste patru misiuni, cu un buget total de aproximat
VIDEO Un copil de trei ani salvat în a șasea zi de la cutremurele din Venezuela (Protecția Civilă din Iordania)
Un copil de trei ani a fost salvat în a șasea zi de la cutremurele din Venezuela care au făcut cel puțin 1.943 de morți, a anunțat Protecția Civilă din Iordania într-un comunicat emis marți, notează AFP. Această salvare efectuată de o echipă de salvatori iordanieni - singura din cursul zilei până în acest moment - pare
Cutremure în Venezuela/ Bilanțul urcă la 1.943 de morți și 10.500 de răniți; Totodată, 6.461 de persoane au fost salvate
Bilanțul victimelor făcute de dublul seism care s-a produs în Venezuela pe 24 iunie a urcat de la 1.719 de decese la 1.943 de decese, a anunțat marți președintele Adunării Naționale din această țară, Jorge Rodriguez, informează AFP. 'Până în această zi, au fost numărate 1.943 de persoane decedate', a declarat Jorge Ro
Ultimul apel pe telefonul fix tradițional în Finlanda
Finlanda și-a deconectat marți rețeaua tradițională de telefonie fixă, după aproape 150 de ani de funcționare, devenind astfel încă o țară care a trecut deplin la infrastructura telefonică digitală, relatează AFP. Printre țările europene, Estonia, Țările de Jos (Olanda), Norvegia și Spania au făcut deja acest pas, în timp ce numeroase țări din &ici
Cutremure în Venezuela/ Peste 58.000 de clădiri avariate sau distruse (date satelitare)
Dublul seism din Venezuela, care a făcut peste 1.700 de morți și zeci de mii de dispăruți, a distrus mai mult de 58.000 de clădiri în regiunile afectate, potrivit unei prime evaluări efectuate de cercetătorii americani pe baza imaginilor satelitare, informează marți AFP. Conform calculelor bazate pe comparații între imagini satelitare, efectuate de
OMS Europa: Actualul val de căldură este doar 'o repetiție generală', verile următoare vor fi mai dificile
Cel mai recent val de căldură care a lovit Europa este doar 'o repetiție generală', în contextul în care situația se va agrava în perioada următoare, a declarat marți directorul regiunii europene din cadrul Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), citat de DPA. 'Verile viitoare vor fi mai dificile', a prezis Hans Kluge
Ungaria a înregistrat un nou record de temperatură, de 42°C, potrivit serviciului național de meteorologie
Ungaria a înregistrat marți un nou record de temperatură, de 42°C, care a doborât precedentul record de 41,9°C, ce data din anul 2007, potrivit serviciului de meteorologie din această țară, informează AFP. Temperatura a atins valoarea de 42°C la Szecseny, în nordul Ungariei, în apropiere de frontiera cu Slovacia, a anunțat H
Un nou val de căldură este așteptat în Portugalia începând de miercuri
Portugalia, relativ scutită de canicula care a afectat Europa în ultimele două săptămâni, așteaptă începând de miercuri sosirea unui nou val de căldură, care va afecta în special litoralul acestei țări iberice cu o violență 'rară', a avertizat marți agenția portugheză de meteorologie, informează AFP. Mai multe regiuni din
Cuiburi de păsări din cabluri de fibră optică ilustrează impactul războiului din Ucraina
Construit dintr-un cablu de fibră optică și fire de iarbă, un mic cuib de pasăre descoperit în apropierea liniei frontului din Ucraina arată modul în care acest conflict, ce durează de peste patru ani, remodelează mediul natural, afirmă oamenii de știință, informează Reuters. Zonele aflate de-a lungul liniei frontului de 1.200 de kilometri sunt aco
Grăsimea viscerală poate să accelereze îmbătrânirea biologică (studiu)
O echipă de oameni de știință din Australia a descoperit că nivelurile ridicate de grăsime viscerală - depozitată în abdomen - sunt asociate cu o îmbătrânire biologică și celulară mai rapidă la adulții de vârstă medie, informează marți agenția de presă Xinhua. Grăsimea viscerală ar putea să influențeze procesul de îmbătrânir
Caniculă în Europa/ Cel puțin 95 de milioane de persoane, afectate marți de temperaturi de peste 35°C (analiză AFP)
Canicula pierde teren în Europa, însă peste 95 de milioane de locuitori, în special din estul și sudul continentului, urmau să se confrunte în continuare cu temperaturi de peste 35 de grade Celsius la un moment dat în timpul zilei de marți, conform calculelor AFP. În total, aproximativ 260 de milioane de locuitori di
Cutremure în Venezuela/ SUA își intensifică ajutorul; morgile sunt supraîncărcate
Între gestionarea cadavrelor și căutarea unor eventuali supraviețuitori, aproximativ 30 de țări au continuat să încerce marți să ajute Venezuela să se redreseze după cele două seisme care au lovit țara în urmă cu o săptămână, soldate cu zeci de mii de dispăruți și, oficial, peste 1.700 de morți, transmite AFP. Agenția s
Val de caniculă prognozat pentru săptămâna aceasta în SUA
Statele Unite ar urma să fie afectate săptămâna aceasta de un val de căldură intensă, care ar putea doborî recorduri de temperatură la nivel local și ar putea afecta atât Campionatul Mondial de fotbal, cât și festivitățile prilejuite de împlinirea a 250 de ani de independență, informează marți AFP. 'Un val de
Cutremure în Venezuela: Bilanțul a urcat la cel puțin 1.719 morți
Bilanțul dublului seism care s-a produs în Venezuela pe 24 iunie a crescut de la 1.450 la 1.719 morți, a anunțat luni președintele Adunării Naționale din această țară sud-americană, Jorge Rodriguez, informează AFP. 'Numărul persoanelor care și-au pierdut viețile este de 1.719', a declarat Jorge Rodriguez, menționând totodat












