Квантовий чип Willow від Google проти безпеки Bitcoin — що поставлено на карту?

Що таке квантовий чип Willow від Google?

Чип Willow від Google знаменує нову еру в квантовій продуктивності, відкриваючи можливість виконання складних обчислень, що матимуть суттєвий вплив на різні галузі, включаючи криптографію.

Квантові обчислення досягли критичної віхи завдяки представленню чипа Willow із 105 кубітами від Google, що є продовженням революційного процесора Sycamore 2019 року. Willow представляє значний стрибок у квантовій продуктивності та масштабованості, обіцяючи прориви в таких областях, як медицина та криптографія.

Огляд характеристик Willow:

105 кубітів: Willow майже подвоює кількість кубітів у порівнянні з Sycamore, що відкриває можливість вирішення експоненціально складніших задач. Кожен кубіт у Willow створений з покращеним часом когерентності, що зменшує квантовий шум і покращує стабільність обчислень.
Прориви в усуненні помилок: Одним із найбільш помітних досягнень Willow є його прогрес у квантовій корекції помилок, що є важливим кроком до масштабованих і стійких до помилок систем. Дослідники Google заявляють, що життєвий цикл логічних кубітів у Willow довший, ніж у фізичних, що демонструє його потенціал для тривалої продуктивності.
Швидкість і потужність: У тестах, таких як випадкове вибіркове обчислення схем (алеаторне тестування квантової потужності для вирішення складних задач), Willow виконував завдання за хвилини, тоді як класичним суперкомп’ютерам на це знадобилися б мільярди років. Такі досягнення підкреслюють здатність чипа перевершувати класичні системи в певних областях.

Квантові обчислення проти класичних

Фундаментальна різниця між квантовими і класичними обчисленнями полягає у способі обробки інформації.

Давайте розглянемо різницю більш детально:

Класичні обчислення: Використовують бітові одиниці (0 та 1) для послідовного виконання обчислень. Навіть найшвидші класичні суперкомп’ютери вирішують задачі через лінійну прогресію.
Квантові обчислення: Опираються на кубіти, які можуть перебувати в стані суперпозиції (одночасно 0 і 1). Коли кубіти заплутуються, вони миттєво впливають один на одного, дозволяючи системі виконувати кілька обчислень паралельно.

Це паралелізм дозволяє квантовим комп’ютерам перевершувати унікальні задачі, такі як оптимізаційні проблеми, моделювання молекул та криптографічне тестування, де класичні системи стикаються з обмеженнями лінійної моделі.

Приклади реальної потужності Willow:

Відкриття ліків і матеріалознавство: Здатність Willow моделювати квантові стани дозволяє дослідникам вивчати складні молекулярні взаємодії. Наприклад, моделювання згортання білків — надзвичайно енергоємна задача — з квантовими системами стає ефективнішим.
Моделювання клімату: Рішення нелінійних рівнянь на квантових швидкостях дозволяє моделювати складні екологічні системи, пропонуючи нові стратегії для боротьби зі змінами клімату.
Оптимізаційні проблеми: Willow може вирішувати логістичні виклики, такі як оптимізація ланцюгів постачання і фінансове моделювання, значно зменшуючи необхідний час вирішення у порівнянні з класичними методами.

Запуск Willow не лише підкреслює прогрес у квантових обчисленнях, але й демонструє його потенціал у вирішенні раніше недосяжних завдань.

Як квантові комп’ютери можуть теоретично зламати криптографічні алгоритми

Квантові комп’ютери завдяки алгоритмам, таким як Шора та Гровера, мають потенціал підривати традиційні криптографічні алгоритми, вирішуючи складні задачі в експоненціально швидший спосіб.

Поява потужних квантових комп’ютерів, таких як Willow, викликає занепокоєння щодо їхнього впливу на криптографічну безпеку, зокрема на безпеку криптовалют. Bitcoin та більшість інших блокчейн-систем покладаються на криптографічні алгоритми, розроблені для захисту від класичних атак. Однак квантові обчислення створюють нові виклики для цієї безпеки.

Важливість публічних і приватних ключів у безпеці Bitcoin

Безпека Bitcoin базується на криптографії еліптичних кривих (ECC), зокрема на Алгоритмі цифрового підпису еліптичних кривих (ECDSA), що викликає питання у контексті порівняння квантового чипа з безпекою Bitcoin. Взаємозв’язок між публічними та приватними ключами критично важливий:

Публічний ключ: Відкрито публікується як адреса для отримання Bitcoin.
Приватний ключ: Зберігається в таємниці та використовується для підписання транзакцій, підтвердження права власності та затвердження руху коштів.