Googleの量子技術、暗号解読にはなお百万倍の差

GoogleのQuantum AIチームは木曜日にScience誌に掲載された論文の中で、Willowチップ上で「マジックステート」のエラーを約40回削減したと報告しています。

量子コードブレーキングが実用化可能になるためには、これらの状態の精度をさらに約100万倍高める必要があります。

Willowはマジックステートエラーを40倍削減します

Googleは、マジックステート栽培と名付けられたこの手法により、Willowプロセッサで99.99%の論理忠実度を達成したと述べています。

マジックステートのおかげで量子計算は実現可能です。基本的な演算はエラー訂正によって処理されますが、これらの状態は古典計算を超えるより困難なタスクのための燃料のような役割を果たします。

Googleは、これらを生産するプロセスにマシン容量の最大95%が消費される可能性があると試算しており、実際の作業に割り当てられる余地はわずかであると指摘しています。

40倍の削減ではくぼみはできるもののボトルネックは解消されず、実用化にはさらに大規模な栽培の実証が必要だとGoogleは述べています。

2024年、クレイグ・ギドニー、ノア・シャティ、コディ・ジョーンズは、既存の理論的アイデアを基に改良することで、この手法をGoogleで開発しました。栽培はフィルターのように機能します。

ノイズのある状態がチップの限られた領域に入り込み、協調的な測定によってエラーを探し出します。失敗した試行は破棄され、成功したものだけが保持されます。

研究科学者のエマ・ローゼンフェルドは、一見すると不合理に見える結果を何度も得ていました。数か月にわたる調査の結果、チームは温度変化や機器のドリフトによるラボ内のノイズがベンチマーク結果を歪めていたことを突き止めました。

解決策としてシステムにより多くの制御権を与えることとし、チームはまた、栽培を新たな自己ベンチマーク手法として活用するアイデアも考え出しました。

距離3のカラーコードから距離5の表面コードへ純化された状態を移動させる「グラフティング」と呼ばれるステップも、Googleが示した別の成果です。これらはエラー訂正を構成する2つの方法であり、将来的には、ハードウェアの肥大化を抑えつつ信頼性を維持するために、機械が両方のエラー訂正方法を組み合わせて使用する必要があるかもしれません。

RSA-2048の因数分解には、約10億分の1の誤差率が必要

99.99%の忠実度とは、1万回に1回の割合でエラーが発生することを意味します。論文によると、RSA-2048キーを因数分解するには、約100億分の1のエラー率を持つマジックステートが必要であり、これは100万分の1の違いです。

クレイグ・ギドニーは2025年時点で、ノイズのある量子ビットが100万個未満あればRSA-2048を解読できると推定しました。この推定における「栽培」もその要素の一つです。木曜日、ビットコインは82,165ドル前後で取引されました。

Google Quantum AIの研究によれば、ビットコインの256ビット楕円曲線暗号を解くために必要な物理量子ビット数は50万個未満であり、これは以前の推定値より約80%低い数字です。

研究によると、十分に強力なマシンがあれば、生きているトランザクションを約9分でリダイレクトでき、成功率は41%です。

CoinbaseとProject Elevenの見積もりによれば、ブロックチェーン上に公開鍵が存在するウォレットには約700万BTCが保有されています。これはBTC供給量の約3分の1にあたり、BitcoinのTaprootアップグレードによりこのプールは拡大しました。

Willowは105個の物理量子ビットを持ちますが、攻撃に必要な数学的計算で要求される半百万個にはほど遠い数です。

Googleのポスト量子暗号化に関するスケジュールは 2029 にあります。

Bitcoinは現在、量子耐性アドレスに関する提案BIP 360のみが存在し、全員を移行する計画はまだありません。