Googles Kvanteprocessor og Dens Indvirkning på Kryptografi
Googles seneste kvanteprocessor har opnået det, som fysikere har jagtet i årtier: en verificeret hastighedsforøgelse i forhold til verdens bedste supercomputere. Dette øger den forventede trussel mod Bitcoin mere end nogensinde før.
Willow-Chippen og Kvantefordelen
I en undersøgelse offentliggjort i Nature onsdag kørte virksomhedens 105-qubit Willow-chip en fysikalgoritme hurtigere end nogen klassisk maskine kunne simulere – en første eksperimentelt bekræftet kvantefordel opnået med ægte hardware. De peer-reviewed resultater er snævre, men betydningsfulde. De bekræfter, at kvanteprocessorer nærmer sig den pålidelighed, der er nødvendig for praktisk brug – og med det, muligheden for, at de en dag kunne bryde krypteringen, der beskytter Bitcoin og andre digitale aktiver.
Selvom denne trussel stadig er fjern, bringer hver verificeret forbedring i kvantepræstationer “kvante-trussel” tidslinjen tættere på fokus for både kryptobyggere og investorer. Ifølge rapporten kørte Googles Quantum Echoes-algoritme omkring 13.000 gange hurtigere på Willow end klassiske simulationer kunne opnå, og fuldførte en opgave på lidt over to timer, som ville tage cirka 3,2 år på Frontier – en af verdens hurtigste offentligt benchmarkede supercomputere.
“Resultatet er verificerbart, hvilket betyder, at dets udfald kan gentages af andre kvantecomputere eller bekræftes af eksperimenter,” skrev Googles CEO Sundar Pichai på X. “Dette gennembrud er et betydeligt skridt mod den første virkelige anvendelse af kvantecomputing, og vi er spændte på at se, hvor det fører hen.”
Test af Willow og Kvanteinterferens
Forskere testede Willow ved at køre en række tidsreverseringsforsøg og observere, hvordan kvanteinformation spreder sig og fokuserer igen på chipens qubits. De drev først systemet fremad gennem et sæt kvanteoperationer, forstyrrede derefter en qubit med et kontrolleret signal, og til sidst vendte sekvensen om for at opdage, om informationen ville “ekko” tilbage. Det ekko viste sig som konstruktiv interferens, hvor kvantebølger forstærkede hinanden i stedet for at annullere hinanden – et klart tegn på kvanteadfærd.
Willows supraledende transmon qubits holdt stand gennem processen og viste median to-qubit gate-fejl omkring 0,0015 og kohærens tider over 100 mikrosekunder. Disse stabilitetsniveauer gjorde det muligt for forskerne at køre 23 lag af kvanteoperationer på tværs af 65 qubits, hvilket skubbede ud over, hvad klassiske modeller i øjeblikket kan reproducere.
Fremtiden for Kvantecomputing
Præsenteret i december 2024, er Willow Googles nyeste supraledende kvanteprocessor, bygget til at demonstrere mere stabil, verificerbar kvanteadfærd end sine forgængere. Det følger 2019 Sycamore-eksperimentet, som viste, at en kvanteprocessor kunne overgå klassiske supercomputere, men ikke kunne reproduceres pålideligt. Willow lukker det hul: dens forbedrede fejlkorrigering holder qubits kohærente i længere tid, hvilket muliggør eksperimenter, der kan gentages og verificeres inden for den samme enhed.
Selvom arbejdet stadig er på forskningsniveau, viser det, at kvanteinterferens kan vedvare i systemer, der er for komplekse til klassisk simulation – et målbart fremskridt i den langvarige indsats for at gøre kvantecomputing både reproducerbar og praktisk.
Risikoen for Kryptografi
Google sagde, at deres næste mål var at flytte kvantecomputing fra kontrollerede demonstrationer til praktisk videnskab, herunder modellering af, hvordan atomer og molekyler interagerer – simulationer langt ud over rækkevidden af klassiske computere. I en erklæring beskrev Google arbejdet som et tidligt skridt mod et potentielt værktøj til kortlægning af molekylære strukturer, design af nye lægemidler og udvikling af avancerede materialer til batterier og kvantehardware selv.
“Ligesom teleskopet og mikroskopet åbnede nye, usete verdener, er dette eksperiment et skridt mod et ‘kvante-scope’, der er i stand til at måle tidligere uobserverbare naturlige fænomener,” skrev de.
Indtil videre udgør Willows præstation ikke en trussel mod kryptering. Men dens verificering markerer en stabil fremgang mod den slags kvantemaskine, der kunne. Bitcoin og andre digitale systemer afhænger af elliptisk kurvekryptografi – matematiske funktioner, der effektivt er umulige for klassiske computere at reverse-engineere, men teoretisk sårbare over for en tilstrækkeligt kraftfuld kvantecomputer.
“Kvanteberegning har en rimelig sandsynlighed – mere end fem procent – for at være en stor, endda eksistentiel, langsigtet risiko for Bitcoin og andre kryptovalutaer,” sagde Christopher Peikert, professor i datalogi og ingeniørvidenskab ved University of Michigan, til Decrypt. “Men det er ikke en reel risiko i de næste par år; kvantecomputingsteknologi har stadig for lang vej at gå, før den kan true moderne kryptografi.”
Peikert sagde, at Bitcoin ikke er immun over for kvanteangreb, selvom truslen forbliver fjern. Overgangen til post-kvante signaturordninger, tilføjede han, ville også medføre kompromiser i størrelse og ydeevne. “Nøgler og signaturer er meget større,” sagde Peikert. “Fordi kryptovalutaer er afhængige af mange signaturer til transaktioner og blokke, ville vedtagelsen af post-kvante eller hybride ordninger betydeligt øge netværkstrafik og blokstørrelser.”
At simulere Willows kredsløb med tensor-netværksalgoritmer ville tage mere end 10⁷ CPU-timer på Frontier, verdens hurtigste supercomputer. Det hul – to timers kvanteberegning mod flere års klassisk simulation – står som det klareste eksperimentelle bevis endnu for en enhedsniveau kvantefordel. Selv med replikation stadig ventende markerer Willow et skift fra teori til testbar ingeniørkunst: et system, der udfører en reel beregning uden for rækkevidden af klassiske maskiner.
For kryptografer og udviklere er det en påmindelse om, at post-kvante sikkerhed ikke længere er et fjernt problem – det er et ur, der allerede er begyndt at tikke.
