- IonQ เปิดเผยแผนที่แรกในโลกสำหรับการแกะรหัส Bitcoin ด้วยควอนตัมคอมพิวเตอร์ คาดเวลาที่ใช้ประมาณ 25.7 วัน
- การวิจัยแสดงว่าต้องใช้ 19,397 ควอนตัมบิตทางกายภาพเพื่อดำเนินการคำนวณการแกะรหัส
- ประธาน IonQ ฝ่ายควอนตัมคอมพิวเตอร์เน้นความน่าจะเป็นต่ำที่สามารถพิสูจน์ได้
- แผนที่นี้สามารถสนับสนุนในหลายด้านของการใช้งานควอนตัมที่อยู่เหนือระดับวิทยาการรหัสลับ
IonQ ได้เปิดเผยแผนที่ที่เรียกว่าแผนที่แรกในโลกที่สมบูรณ์แบบ ทั้งหมดตั้งแต่เริ่มจนจบสำหรับการใช้ควอนตัมคอมพิวเตอร์ในการแกะรหัสลายเซ็นต์เชิงโค้งระดับ 256 บิต การวิจัยนี้ได้ให้ตัวเลขประมาณที่น่าทึ่งเกี่ยวกับปัญหานี้ ตามที่คาดการณ์ ควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถในการแก้ไขความผิดพลาดสามารถแก้ไขปัญหาเชิงโค้ง secp256k1 ของ Bitcoin ได้ในระยะเวลาประมาณ 25.7 วัน ผู้วิจัยได้คำนวณจำนวนควอนตัมบิตทางกายภาพที่จำเป็นสำหรับการคำนวณเป็น 19,397 ตัวเลขนี้รวมถึงฮาร์ดแวร์ที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการอัลกอริทึมและพิจารณาความต้องการในการแก้ไขความผิดพลาดควอนตัม
ผลลัพธ์นี้ไม่ได้หมายความว่า Bitcoin สามารถถูกแกะรหัสได้ในปัจจุบัน IonQ ยังไม่ได้สาธิตการโจมตีนี้บนควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่ทำงานอยู่ แต่กระนั้น บทความนี้ได้อธิบายรายละเอียดของกระบวนการคำนวณทั้งหมดที่เครื่องในอนาคตจะต้องดำเนินการ
ความท้าทายด้านวิศวกรรมในการแกะรหัสด้วยควอนตัม
อัลกอริทึม Shor ได้ให้ทางเลือกทางทฤษฏีในการใช้ควอนตัมคอมพิวเตอร์ในการแกะรหัสทางการเข้ารหัสแบบสาธารณามานานแล้ว แต่การแปลความสามารถด้านคณิตศาสตร์นี้ให้เป็นเครื่องจักรได้สร้างความท้าทายทางด้านวิศวกรรมที่ใหญ่กว่า IonQ ได้สร้างแบบจำลองการโจมตี secp256k1 ให้เป็นภาระที่แท้จริงที่สามารถแก้ไขความผิดพลาดได้ เนื่องจาก Bitcoin ใช้เส้นโค้งนี้และนักวิทยาการรหัสลับได้ศึกษาเส้นโค้งนี้อย่างกว้างขวาง ดังนั้นเส้นโค้งนี้กลายเป็นมาตรฐานอ้างอิงที่มีประโยชน์ ระบบสุดท้ายใช้ 1,457 ควอนตัมบิตทางตรรกะและประมาณ 39 ล้านเกต Toffoli
ทรัพยากรทางตรรกะเหล่านี้จะขยายเป็นหลายพันควอนตัมบิตทางกายภาพเมื่อพิจารณาการแก้ไขความผิดพลาด IonQ ประธานฝ่ายควอนตัมคอมพิวเตอร์ Chris Ballance ได้กล่าวว่า ทีมได้แปลกระบวนการคำนวณให้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของการแก้ไขความผิดพลาดที่ระดับล่างสุด ระดับของรายละเอียดนี้ทำให้ผู้วิจัยสามารถคำนวณความน่าจะเป็นต่ำสุดที่สามารถพิสูจน์ได้ในการดำเนินการคำนวณสำเร็จ IonQ ชี้ว่า การประมาณการก่อนหน้านี้มักจะลดลงระดับของส่วนของเครื่องที่อาจเป็นตัวกำหนดเวลาการทำงาน
Ballance ได้กล่าวว่า ในระหว่างกระบวนการวิจัย ไม่มีสินทรัพย์ดิจิทัลหรือแพลตฟอร์มคริปโตเชินซีถูกโจมตี ทีมได้ใช้ IonQ's Walking Cat แอร์คิเทคเจอร์ในการแปลอัลกอริทึมให้เป็นการออกแบบฮาร์ดแวร์ แอร์คิเทคเจอร์นี้รวมควอนตัมคอมพิวเตอร์แบบ trapped-ion และเทคโนโลยีการแก้ไขความผิดพลาดควอนตัม ผู้วิจัยได้ปรับแต่งแอร์คิเทคเจอร์ตามความต้องการเฉพาะของ secp256k1 สุดท้ายทำให้เกิดระบบที่มี 19,397 ควอนตัมบิตทางกายภาพ ตัวเลขนี้ต่ำกว่าขนาด 20,000 ควอนตัมบิตที่ IonQ เน้นในประกาศของตน
IonQ รองประธานฝ่ายสถาปัตยกรรม John Gamble ได้อธิบายผลลัพธ์นี้ว่าเป็นแผนที่วิศวกรรม ไม่ใช่การประมาณการทางทฤษฏีของทรัพยากรเพียงอย่างเดียว ความแตกต่างนี้มีความสำคัญ เนื่องจากควอนตัมคอมพิวเตอร์ต้องใช้ฮาร์ดแวร์ทางกายภาพจำนวนมากเพื่อสร้างจำนวนควอนตัมบิตทางตรรกะที่น้อยลง
แนวทางการใช้งานควอนตัมในอนาคต
IonQ ได้มีแผนที่เป้าหมายในการสร้างระบบที่สามารถแก้ไขความผิดพลาดที่มี 10,000 ควอนตัมบิตทางกายภาพในปี 2027 บริษัทคาดว่าจะมีการพัฒนาฮาร์ดแวร์และการผลิตในปี 2028 IonQ รองประธานฝ่ายการวิจัยและพัฒนาควอนตัม Martin Roetteler ได้กล่าวว่า การลดทรัพยากรมาจากความก้าวหน้าทั้งหมดในทั้งหมดของระบบ ผู้วิจัยได้ปรับปรุงอัลกอริทึมและปรับให้สอดคล้องกับคอมไพเลอร์ สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์และระบบการแก้ไขความผิดพลาด การปรับให้สอดคล้องกันนี้ช่วยให้ภาระที่เชื่อมโยงกับเครื่องที่ใหญ่กว่าสามารถนำเข้าสู่ขอบเขตของระบบที่ IonQ คาดการณ์
ผลลัพธ์นี้ไม่ได้ยืนยันว่าการโจมตีควอนตัมที่ Bitcoin กำลังใกล้จะมาถึง แต่ให้เป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นให้กับนักวิจัยเพื่อประเมินว่า เมื่อไรการโจมตีดังกล่าวอาจจะเป็นที่เป็นไปได้
IonQ ได้กล่าวว่า วิธีการทั้งหมดของระบบนี้ยังสามารถสนับสนุนงานที่อยู่เหนือระดับวิทยาการรหัสลับ IonQ ได้มีแผนที่เป้าหมายที่รวมถึงการใช้งานควอนตัมในด้านเคมี วิทยาการวัตถุ �การเงิน การเพิ่มศักยภาพและความมั่นคงของชาติ ดังนั้น การศึกษา secp256k1 เป็นการทดสอบที่เฉพาะเจาะจงของสถาปัตยกรรมเอง ที่เชื่อมโยงอัลกอริทึมควอนตัมที่มีชื่อเสียง มาตรฐานรหัสลับที่แท้จริงและเครื่องที่เสนอ และใช้ตัวเลขที่ผู้วิศวกรสามารถตรวจสอบได้เพื่อเชื่อมโยงทั้งสามอย่าง
รายการ ข้อกำหนด ควอนตัมบิตทางกายภาพ 19,397 ควอนตัมบิตทางตรรกะ 1,457 เกต Toffoli ประมาณ 39,000,000
ผลกระทบของควอนตัมคอมพิวเตอร์ต่อความมั่นคงของ Bitcoin
IonQ ได้สาธิตศักยภาพของควอนตัมคอมพิวเตอร์ในการแกะรหัสความมั่นคงของ Bitcoin ถึงแม้ว่าปัจจุบันยังไม่สามารถทำงานจริงได้ แต่แผนที่นี้ให้กรอบข้อมูลที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการโจมตีควอนตัมในอนาคต การแสดงให้เห็นว่า เมื่อควอนตัมเทคโนโลยีก้าวหน้า มาตรฐานการเข้ารหัสที่มีอยู่อาจต้องเผชิญกับความท้าทาย กระตุ้นให้ผู้ประกอบการต้องประเมินความมั่นคงของสินทรัพย์ดิจิทัลใหม่ IonQ ได้กล่าวว่า การวิจัยนี้ไม่ได้มีจำกัดเฉพาะในวิทยาการรหัสลับ แต่ยังขยายไปถึงด้านอื่น แสดงศักยภาพการใช้งานควอนตัมที่กว้างขวาง การพัฒนาเหล่านี้จะมีผลกระทบที่ลึกซึ้งต่อความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและมาตรการความปลอดภัยในอนาคต