De acordo com a monitorização do 1M AI News, no mesmo dia em que a Google publicou a whitepaper de Quantum AI, a startup de computação quântica com átomos neutros Oratomic publicou um artigo no arXiv, afirmando que bastam cerca de 10.000 qubits quânticos reconfiguráveis para executar o algoritmo de Shor em escalas relevantes para a criptografia. Este artigo utiliza diretamente como entrada o circuito de Shor de baixa profundidade optimizado pela Google e, sobre essa base, optimiza outra camada da pilha de computação quântica: a Google comprime o número de qubits lógicos necessários para o algoritmo (de alguns milhares para cerca de 1.200), enquanto a Oratomic comprime o número de qubits físicos necessários por cada qubit lógico. Combinadas, estas duas optimizações empurram a dimensão de hardware necessária para quebrar a encriptação para um nível sem precedentes, substancialmente mais baixo.
O principal método da Oratomic consiste em substituir os tradicionais códigos de superfície por códigos qLDPC com elevada taxa de codificação. Os códigos de superfície são a abordagem de correcção de erros quânticos actualmente mais comum; a solução da Google baseada em supercondutores usa-os, mas a eficiência de codificação é baixa, exigindo cerca de 400 qubits quânticos físicos por cada qubit quântico lógico, num total de cerca de 500.000. A taxa de codificação dos códigos qLDPC é de aproximadamente 30%; consegue-se proteger o mesmo número de qubits lógicos com muito menos qubits quânticos físicos, comprimindo a procura total em cerca de dois ordens de grandeza, de níveis na casa dos milhões.
O artigo apresenta várias propostas de arquitectura (assumindo que o período de medição dos subestados de estabilidade é de 1 milissegundo):
- Com cerca de 10.000 qubits quânticos físicos, é possível executar o algoritmo de Shor para quebrar a encriptação elíptica de 256 bits (os esquemas de encriptação usados na Bitcoin e no Ethereum); o tempo de execução depende do paralelismo
- Com cerca de 26.000 qubits quânticos físicos, a duração da execução para quebrar a encriptação de curvas elípticas é de aproximadamente 10 dias
- Com cerca de 102.000 qubits quânticos físicos, a duração da execução para quebrar o RSA-2048 é de aproximadamente 97 dias
O custo é a velocidade: a frequência do relógio dos átomos neutros é muito inferior à da solução supercondutora; quebrar uma vez requer vários dias em vez de alguns minutos. Mas isto não significa que a ameaça seja menor. A solução supercondutora da Google (500.000 qubits, 9 minutos) é adequada para sequestrar transacções em tempo real que estão a ser transmitidas; o esquema de átomos neutros da Oratomic (10.000–26.000 qubits, alguns dias) é adequado para atacar carteiras adormecidas com chaves públicas já expostas, e este tipo de ataque não precisa de “ganhar tempo”. A whitepaper da Google estima que cerca de 6,9 milhões de bitcoins pertencem a esta categoria.
A diferença no hardware está a diminuir. O artigo aponta que o laboratório de átomos neutros já demonstrou uma matriz de captura física com mais de 6.100 qubits, embora estas matrizes ainda não tenham realizado computação quântica; actualmente, os sistemas de átomos neutros com capacidade de computação tolerante a falhas têm cerca de 500 qubits. Dos 500 até aos 10.000 exigidos pelo artigo, a diferença é de cerca de 20 vezes, muito inferior às cerca de 5.000 vezes do trajecto de supercondutores da Google (actualmente cerca de 100 versus a necessidade de 500.000). Os autores do artigo são da Oratomic e, em simultâneo, têm afiliação no California Institute of Technology; os membros incluem autoridades em computação quântica, John Preskill e Manuel Endres, e o autor para correspondência é Dolev Bluvstein. No final, os autores afirmam que melhorias futuras na aceleração do hardware e na correcção de erros poderão reduzir ainda mais o tempo de execução em mais do que uma ordem de grandeza, chegando até a nível de horas ou minutos.
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