لقد أدى أحدث اختراق كمي لشركة IBM إلى جعل عالم العملات المشفرة أقرب قليلاً إلى السيناريو الكابوس – جهاز كمبيوتر قادر على كسر تشفير Bitcoin.
في تقرير نُشر في وقت سابق من هذا الشهر، أعلن باحثون في شركة IBM عن إنشاء حالة كمومية متشابكة بحجم 120 كيوبت، وهي الحالة الأكثر أهمية والأكثر استقرارًا من نوعها حتى الآن.
توضح التجربة، الموصوفة في ورقة بحثية بعنوان “القطط الكبيرة: التشابك في 120 بتًا كيوبتًا وما بعدها”، تشابكًا حقيقيًا متعدد الأجزاء عبر جميع الكيوبتات، وهي خطوة رئيسية نحو أجهزة كمبيوتر كمومية متسامحة مع الأخطاء يمكنها في يوم من الأيام تشغيل خوارزميات قوية بما يكفي لفك التشفير الحديث.
وكتب الباحثون: “إننا نسعى إلى إنشاء حالة مورد متشابكة كبيرة على جهاز كمبيوتر كمي باستخدام دائرة يتم قمع ضجيجها”. “نحن نستخدم تقنيات من نظرية الرسم البياني، ومجموعات التثبيت، وعدم حساب الدوائر لتحقيق هذا الهدف.”
ويأتي التقرير وسط التقدم السريع والمنافسة المتزايدة بين شركات التكنولوجيا الكبرى لتطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية العملية. يتفوق اختراق IBM على Google Quantum AI، الذي قامت شريحة Willow ذات 105 كيوبت الأسبوع الماضي بتشغيل خوارزمية فيزيائية بشكل أسرع مما يمكن لأي كمبيوتر كلاسيكي محاكاته.
بناء قطة أكبر
في الدراسة، استخدم فريق IBM فئة من الحالات الكمومية المعروفة باسم Greenberger-Horne-Zeilinger، والتي تسمى غالبًا “حالات القطة” تيمنًا بتجربة شرودنغر الفكرية الشهيرة.
حالة GHZ هي نظام يوجد فيه كل كيوبت في تراكب حيث يكون الكل صفرًا وكلهم واحدًا في الوقت نفسه. إذا تغير كيوبت واحد، فإنهم يتغيرون جميعًا، وهو أمر مستحيل في الفيزياء الكلاسيكية.
وكتبوا: “إلى جانب فائدتها العملية، تم استخدام حالات GHZ تاريخيًا كمعيار في العديد من المنصات الكمومية مثل الأيونات والموصلات الفائقة والذرات المحايدة والفوتونات”. وقالوا: “ينشأ هذا من حقيقة أن هذه الحالات حساسة للغاية للعيوب في التجربة، وفي الواقع، يمكن استخدامها لتحقيق الاستشعار الكمي عند حد هايزنبرغ”، في إشارة إلى الحد النهائي لمدى دقة قياس شيء ما في فيزياء الكم.
للوصول إلى 120 كيوبت، استخدم باحثو IBM دوائر فائقة التوصيل ومترجمًا متكيفًا يرسم العمليات إلى المناطق الأقل ضوضاءً في الشريحة.
كما استخدموا أيضًا عملية تسمى عدم الحساب المؤقت، حيث قاموا بتفكيك الكيوبتات التي أنهت دورها مؤقتًا، مما سمح لهم بالبقاء في حالة مستقرة قبل إعادة الاتصال لاحقًا.
كيف “الكم” هو حقا؟
تم قياس جودة النتيجة باستخدام الإخلاص، وهو مقياس لمدى قرب الحالة الناتجة من الحالة الرياضية المثالية.
الإخلاص 1.0 يعني التحكم الكامل؛ 0.5 هي العتبة التي تؤكد التشابك الكمي الكامل. سجلت حالة جيجا هرتز ذات 120 كيوبت من IBM 0.56، وهو ما يكفي لإثبات أن كل كيوبت يظل جزءًا من نظام واحد متماسك.
إن التحقق المباشر من مثل هذه النتائج أمر مستحيل حسابيًا، فاختبار جميع التكوينات ذات الـ 120 كيوبتًا سيستغرق وقتًا أطول من عمر الكون.
وبدلا من ذلك، اعتمدت شركة آي بي إم على طريقتين إحصائيتين مختصرتين: اختبارات تذبذب التكافؤ، التي تتتبع أنماط التداخل الجماعي، وتقدير الدقة المباشرة، الذي يأخذ عينات عشوائية من مجموعة فرعية من خصائص الحالة القابلة للقياس والتي تسمى المثبتات.
يعمل كل مُثبت كأداة تشخيصية، مما يؤكد ما إذا كانت أزواج البتات الكمومية ستظل متزامنة.
لماذا يهم بالنسبة للبيتكوين
على الرغم من أنه لا يزال بعيدًا عن تشكيل تهديد تشفير حقيقي، فإن اختراق IBM يجعل التجارب خطوة أخرى أقرب إلى تعريض 6.6 مليون بيتكوين – بقيمة حوالي 767.28 مليار دولار – للخطر والتي حذرت مجموعة أبحاث الحوسبة الكمومية Project 11 من تعرضها لهجوم كمي.
تشمل هذه العملات المعدنية المعرضة للخطر تلك التي يملكها منشئ البيتكوين ساتوشي ناكاموتو.
قال أليكس برودن، مؤسس مشروع 11: “هذا أحد أكبر الخلافات حول بيتكوين: ما يجب فعله بعملات ساتوشي. لا يمكنك تحريكها، ومن المفترض أن ساتوشي قد اختفى”. فك التشفير. “فماذا يحدث لبيتكوين تلك؟ إنها جزء كبير من العرض. هل تحرقها، أو تعيد توزيعها، أو تسمح للكمبيوتر الكمي بالحصول عليها؟ هذه هي الخيارات الوحيدة.”
بمجرد أن يكشف عنوان البيتكوين عن مفتاحه العام، يمكن لجهاز كمبيوتر كمي قوي بما فيه الكفاية، من الناحية النظرية، إعادة بنائه والاستيلاء على الأموال قبل التأكيد. في حين أن نظام 120 كيوبت من شركة IBM لا يمتلك القدرة نفسها، إلا أنه يوضح التقدم نحو هذا النطاق.
مع استهداف IBM للأنظمة المتسامحة مع الأخطاء بحلول عام 2030 – ومع سعي Google وQuantinuum لتحقيق أهداف مماثلة – أصبح الجدول الزمني للتهديد الكمي للأصول الرقمية حقيقيًا بشكل متزايد.