わずか1万量子ビットで、690万の休眠ビットコインが「開封」カウントダウンを迎える

1M AIニュースのモニタリングによると、Googleの量子AIホワイトペーパーが公開された同日、中性原子の量子コンピューティング・スタートアップであるOratomicがarXivに論文を発表し、「暗号関連の規模でShorアルゴリズムを動かすのに必要なのは、約1万個の再構成可能な原子量子ビットだけでよい」と述べた。この記事は、Googleが最適化した低深度Shor回路をそのまま入力として直接用い、その上で量子計算スタックのもう一段の最適化を行っている。Googleが圧縮しているのは、アルゴリズムに必要な論理量子ビット数（数千から約1200へ）であり、Oratomicが圧縮しているのは、各論理量子ビットを実現するのに必要な物理量子ビット数である。2層の最適化が重なり、暗号解読に必要なハードウェア規模を、これまでにないほど低い水準へ押し下げる。

Oratomicの重要な手段は、従来の表面符号の代わりに、高符号化率のqLDPC符号を用いることだ。表面符号は現在主流の量子誤り訂正方式であり、Googleの超伝導方式でもそれを使用しているが、符号化効率が低く、各論理量子ビットにつき約400個の物理量子ビットが必要で、合計で約50万個となる。qLDPC符号の符号化率は約30%で、より少ない物理量子ビットで同じ数の論理量子ビットを保護できるため、総需要は100万規模から約2桁圧縮されている。

論文では（安定子の測定サイクルが1ミリ秒であると仮定した）複数のアーキテクチャ案を提示している：

1. 約1万個の物理量子ビットで、256ビット楕円曲線暗号（ビットコインやイーサリアムで使用される暗号方式）を実行しながらShorアルゴリズムによって解読できる。実行時間は並列度に依存する
2. 約26,000個の物理量子ビットを構成した場合、楕円曲線暗号の解読の実行時間は約10日
3. 約102,000個の物理量子ビットを構成した場合、RSA-2048の解読の実行時間は約97日

代償は速度だ。中性原子のクロック周波数は超伝導方式よりはるかに低く、1回の解読にかかるのは数分ではなく数日となる。しかし、これは脅威が小さいという意味ではない。Googleの超伝導方式（50万量子ビット、9分）は、放送中のリアルタイム取引を乗っ取るのに適している。一方、Oratomicの中性原子方式（1-2.6万量子ビット、数日）は、公鍵が既に露出している休眠ウォレットへの攻撃に適しており、この種の攻撃では時間を奪い合う必要がない。Googleのホワイトペーパーは、約690万枚のビットコインがこの類であると推定している。

ハードウェアの差は縮まりつつある。論文によれば、中性原子の実験では6,100個超の量子ビットの物理捕捉アレイがすでに実証されているが、これらのアレイはまだ量子計算を実現していない。フォールトトレラントな計算能力を備えた中性原子システムは、現時点で約500量子ビットだ。500から論文で必要とされる1万までのギャップは約20倍で、Googleの超伝導ルートの約5,000倍（現在約100個 vs 必要50万個）に比べればはるかに小さい。論文の著者はOratomicのメンバーで、同時にカリフォルニア工科大学にも所属しており、メンバーには量子計算の権威であるJohn PreskillとManuel Endresが含まれる。連絡責任著者はDolev Bluvstein。論文の結びでは、今後のハードウェアの高速化と誤り訂正の改善によって、実行時間はさらに1桁以上短縮され、数時間または数分レベルまで下がる可能性さえあると述べている。