第一台量子電腦破解加密現在令人驚訝地接近

能夠破解保護網路安全的加密的量子電腦似乎指日可待。兩個研究小組的一項驚人發現解釋了這是如何發生的，表明目前最大的量子機器已經超過所需尺寸的一半。

這兩項研究都涉及圍繞橢圓曲線離散對數問題 (ECDLP) 構建的加密技術。這個數學問題如何解決的細節使其成為加密資料的良好候選者，並導致其廣泛應用於保護大多數網路通訊（包括銀行交易）以及幾乎所有主要的加密貨幣（包括比特幣）。

破解基於橢圓曲線的加密對於傳統電腦來說很困難，但自 20 世紀 90 年代以來，研究人員已經知道量子電腦不存在同樣的困難。然而，建造一台足夠大的量子電腦在工程上是不可能的，因此似乎是一個遙遠的問題。

近年來，理論和工程都以驚人的速度發展，大大縮短了時間。理論上，研究人員已經優化了量子駭客演算法，以減少實際所需的量子運算能力。例如，在 2019 年，破解名為 RSA-2048 的相關加密方法所需的大小的最佳估計是 2000 萬個量子位元——一個量子位元相當於傳統電腦位元的量子等價物。今年 2 月，這個數字下降到略高於 10 萬個量子位元。

同時，2019 年，最先進的量子電腦勉強突破了 50 個量子位元。現今最大的量子電腦擁有超過 1000 個量子位元，最大的量子位元陣列（尚未用於計算）擁有 6100 個量子位元。

現在， 多列夫·布魯斯坦 Oratomic 和他的團隊相信 ECDLP 將會落在只有 10,000 個量子位元的機器上。雖然這個解密過程需要量子電腦運行幾年的時間，但Google量子研究部門的 Ryan Babbush 和他的同事已經繪製出 50 萬個量子位元如何在短短 9 分鐘內完成解密的圖表。

「今天對於量子計算和密碼學來說是重要的一天，」與Google研究人員合作的以太坊基金會的賈斯汀·德雷克 (Justin Drake) 說。 寫在 X。

布勞斯坦和他的同事們的計算是基於由雷射控制的極冷原子製成的量子位元。這些量子位元以多種方式相互連接，這種巨大的互連性部分解釋了量子位元需求的減少。

Bluestein 表示，一年內創建 10,000 個超冷量子位元的陣列是可能的，但真正的挑戰是足夠好地控制它們並讓它們足夠快地工作。由於量子位元必須能夠正確地相互交互，因此沒有像連接多台現有機器這樣的捷徑。

布魯斯坦認為，一台夠高效的機器要到本世紀末才能準備就緒。 「還有很多進展需要取得，但它已經開始成為人們真正可以想像的東西，」他說。

加密貨幣擔憂

谷歌團隊基於一種由超導電路製成的不同類型的量子電腦得出了這一結論，超導電路被廣泛認為是成熟的技術，並得到了Google的大力支持。

研究人員拒絕公開評論這項工作，但他們在論文中寫道，“通過對硬體功能進行更積極的估計，可以顯著減少資源估計”，這表明 500,000 量子位的估計是保守的。值得注意的是，研究者以安全問題為由，選擇省略解密演算法的完整細節。

他們還寫道，這樣的量子電腦可用於攔截加密貨幣交易並轉移資金——本質上是竊取資金——在記錄的短時間內。

根據兩項研究，比特幣似乎比之前已知的更容易受到量子攻擊。 史考特阿倫森 在德州大學奧斯汀分校。

斯特凡諾·戈戈伊索 在牛津大學，兩種類型的量子電腦在將結果付諸實踐之前都面臨著重大的工程挑戰，特別是超冷原子方法，這是一種基本上未經證實的技術。但他說，我們有理由擔心我們數位世界的安全。

Gogi 表示，一些網路瀏覽器已經提供了不受量子攻擊影響的加密技術，稱為後量子加密（PQC），並且可以在傳統銀行受到攻擊後抵禦量子駭客，但加密貨幣最去中心化的系統極其脆弱。本月早些時候，Google要求在 2029 年之前遷移到 PQC，Gogioso 表示這更有必要。

「這就是我們十多年前啟動 PQC 標準化計畫的原因，」他說 達斯汀·穆迪 位於馬裡蘭州的國家標準研究院 (NIST)。 “我們一直都知道，隨著量子硬體的改進，演算法也會改進。”

NIST 已經選擇了幾種可能成為未來實用量子電腦安全標準的 PQC 演算法，美國聯邦政府的目標是到 2035 年使用它們。但穆迪表示，組織應該盡快開始轉型。 「這些文件強化了這樣一種觀念，即移民的窗口是有限的，現在是採取行動的時候了，」他說。