Apenas 10.000 bits quânticos são necessários enquanto 6,9 milhões de bitcoins adormecidos enfrentam uma contagem regressiva para serem "desembalados"

De acordo com monitoramento do 1M AI News, no mesmo dia em que o Google publicou seu Whitepaper de IA Quântica, a startup de computação quântica com átomos neutros Oratomic publicou um artigo no arXiv afirmando que são necessários apenas cerca de 10.000 qubits atômicos reconfiguráveis para executar o algoritmo de Shor em uma escala relevante para a criptografia. Este artigo utiliza diretamente o circuito Shor otimizado e de baixa profundidade do Google como entrada e otimiza ainda mais outra camada da pilha de computação quântica: enquanto a otimização do Google focou em reduzir o número necessário de qubits lógicos (de milhares para cerca de 1200), a otimização da Oratomic concentrou-se em reduzir o número de qubits físicos necessários por qubit lógico. A combinação dessas duas otimizações reduziu significativamente a escala de hardware exigida para quebrar criptografia a um patamar sem precedentes.

O elemento-chave da abordagem da Oratomic é o uso de códigos qLDPC de alta taxa em vez dos códigos de superfície tradicionais. Os códigos de superfície são atualmente o principal esquema de correção de erros quânticos utilizado na abordagem supercondutora do Google, mas apresentam baixa eficiência de codificação, exigindo cerca de 400 qubits físicos por qubit lógico, totalizando aproximadamente 500.000 qubits. Com uma taxa de codificação dos códigos qLDPC de cerca de 30%, são necessários significativamente menos qubits físicos para proteger o mesmo número de qubits lógicos, comprimindo o requisito total em cerca de duas ordens de magnitude.

O artigo apresenta vários cenários de arquitetura (considerando um ciclo de medição de estabilizadores de 1 milissegundo):

1. Cerca de 10.000 qubits físicos podem executar o algoritmo de Shor para quebrar criptografia de curva elíptica de 256 bits (utilizada pelo Bitcoin e Ethereum), com o tempo de execução dependendo do paralelismo
2. Com aproximadamente 26.000 qubits físicos configurados, o tempo para quebrar a criptografia de curva elíptica é de cerca de 10 dias
3. Com cerca de 102.000 qubits físicos configurados, o tempo para quebrar RSA-2048 é de aproximadamente 97 dias

O contraponto é a velocidade: átomos neutros possuem uma frequência de clock muito menor em comparação com abordagens supercondutoras, estendendo o tempo de descriptografia de minutos para dias. No entanto, isso não significa que a ameaça esteja diminuída. A abordagem supercondutora do Google (500.000 qubits, 9 minutos) é adequada para interceptar transações transmitidas em tempo real; a abordagem de átomos neutros da Oratomic (10-26.000 qubits, vários dias) é apropriada para atacar carteiras adormecidas com chaves públicas expostas, que não exigem senso de urgência. O whitepaper do Google estima que cerca de 6,9 milhões de bitcoins enquadram-se nessa categoria.

A diferença de hardware está diminuindo. O artigo aponta que experimentos com átomos neutros demonstraram uma matriz de armadilha física com mais de 6.100 qubits, embora essas matrizes ainda não tenham realizado computação quântica; sistemas tolerantes a falhas de átomos neutros atualmente possuem cerca de 500 qubits. De 500 para os 10.000 necessários mencionados no artigo, a diferença é de cerca de 20 vezes, muito menor do que as aproximadamente 5.000 vezes para a abordagem supercondutora do Google (atualmente cerca de 100 qubits versus os necessários 500.000). Os autores do artigo são da Oratomic, afiliada ao Caltech, incluindo autoridades em computação quântica como John Preskill e Manuel Endres, com Dolev Bluvstein como autor correspondente. O artigo conclui que futuros avanços em aceleração de hardware e melhorias na correção de erros devem reduzir ainda mais o tempo de execução em mais uma ordem de magnitude, potencialmente chegando a horas ou até minutos.