" Оценочный объем вычислений, необходимых для выполнения ключевого этапа будущей квантовой атаки на сети Bitcoin и Ethereum, сократился более чем вдвое по сравнению с показателем, опубликованным Google в марте.
В исследовательской работе, предоставленной изданию специалистами из Ethereum Foundation, Theta Labs, StarkWare и ряда других организаций, описывается квантовая схема, использующая 1151 логический кубит (минимальную рабочую единицу такого устройства) и около 1,3 млн вентилей Тоффоли (показатель объема выполняемой работы).
Эти два параметра можно рассматривать как размер устройства и рабочую нагрузку: меньшее количество кубитов означает более компактное устройство, а меньшее число вентилей - меньший объем работы для него.
Итоговый показатель новой схемы составляет около 1,5 млрд, что более чем на 50% ниже значения в 3 млрд, о котором в марте сообщило подразделение Google Quantum AI. Впрочем, авторы работы отмечают, что прямое сравнение здесь не вполне корректно, поскольку в рассматриваемых проектах используются различные интерфейсы и методики подсчета.
Вторая версия, более точно адаптированная к тому, как именно алгоритм Шора использует эти вычисления, показала результат около 1,96 млрд операций - это все еще ниже показателей, о которых заявляла Google.
Исследователи оптимизировали операцию сложения точек - вычисление, которое многократно выполняется в рамках алгоритма Шора.
Алгоритм Шора - это квантовый алгоритм, способный в конечном счете вычислить закрытый ключ на основе известного открытого ключа. Обладая достаточно мощным компьютером, злоумышленник мог бы подписывать транзакции от имени владельца кошелька. И Bitcoin, и Ethereum используют криптографический стандарт secp256k1, который и стал объектом данного исследования.
Более 100 участников, работая совместно с агентами ИИ для написания кода, около 8 недель занимались решением задачи в рамках ECDSA.Fail - открытого конкурса, организованного компанией Eigen Labs. Они представили более 400 принятых решений, причем успешные улучшения служили отправной точкой для дальнейшей работы других участников.
Агенты ИИ активно использовались для реализации, многократного тестирования и выполнения мелких оптимизаций, тогда как люди в основном определяли направления исследований и вносили более существенные изменения в архитектуру решения. В статье не делается попытки точно разграничить вклад пользователей и ИИ в достигнутые улучшения.
Это означает, что необязательно дожидаться совершенствования квантового оборудования для приближения возможности проведения такой атаки. Исследователи также могут снизить требования к вычислительным мощностям, необходимым для осуществления атаки.
Исследователи не разрабатывали схему для осуществления атаки целиком. Их модель охватывает лишь один из ключевых этапов вычислений, не учитывая физическую коррекцию ошибок, полный алгоритм Шора и некоторые аппаратные издержки, неизбежные при запуске на реальном квантовом компьютере. Ни одна из машин, существующих на сегодняшний день не способна использовать этот результат для взлома сетей Bitcoin или Ethereum.
Показатели продолжают улучшаться: в заголовке статьи приведены данные, актуальные на июль. В более поздней версии схемы, описанной в исследовании, требуемое число операций снизилось примерно до 1,26 млрд, а в другом варианте удалось сократить необходимый объем оборудования до 813 логических кубитов - правда, ценой значительного увеличения вычислительных затрат.
«Ситуация требует внимания не потому, что атака неизбежна в ближайшем будущем, - пояснил изданию ведущий автор исследования и технический директор Theta Labs Цзеи Лун. - Срочность обусловлена тем, что на разработку и внедрение защитных мер уйдут годы, и их невозможно будет применить задним числом».
Публикация исследования совпала с решением Министерства торговли США, принятым на этой неделе: ведомство утвердило выделение грантов в размере до $100 млн каждому из трех предприятий - Rigetti, D-Wave и Quantinuum. В обмен на финансирование министерство получило миноритарные доли в этих компаниях; средства предназначены для создания более мощных отказоустойчивых квантовых компьютеров, на которых в будущем и может быть реализована подобная атака.
