פריצת דרך קוונטית של Google: מה היא אומרת על ההצפנה שמגינה על העסק שלכם

Google הודיעה ב-15 באוקטובר על התקדמות באחד המכשולים הוותיקים בדרך למחשב קוונטי שימושי. חוקרי Google Quantum AI הראו לראשונה על חומרה אמיתית שטכניקה בשם Magic State Cultivation עובדת. החומרה היא מעבד Willow של החברה, והטכניקה מפחיתה שגיאות פי 40 בערך. החוקרים פרסמו את המחקר בכתב העת Science.

זו לא הכרזה על מחשב קוונטי שפורץ הצפנות, ו-Google עצמה לא מזכירה הצפנה בפוסט. אבל מי שעוקב אחרי התחום יודע שכל צעד כזה מקרב אותנו ליום מסוים. זה היום שבו חלק משיטות ההצפנה יפסיקו להיות בטוחות. שיטות כאלה מגינות היום על אתרים, על תקשורת ועל חתימות דיגיטליות. לכן כדאי להבין מה בדיוק קרה, ומה עדיין לא.

מה זה מצב קסם, ולמה הוא צוואר בקבוק

מחשב קוונטי עובד עם קיוביטים. אלה יחידות מידע רגישות מאוד לרעש. לכן הוא חייב מנגנון תיקון שגיאות, שמפזר כל יחידת מידע על פני קיוביטים רבים. אבל תיקון שגיאות לבדו לא מספיק כדי להריץ כל תוכנית. כדי לבצע את מגוון הפעולות המלא צריך משאב מיוחד שנקרא מצבי קסם (Magic States).

הבעיה היא שהם יקרים מאוד לייצור. יש הערכות שלפיהן עד 95% מהקיבולת של מחשב קוונטי עשויה לשמש רק לייצור שלהם. כך לפי Google. כל מצב כזה משמש פעם אחת בלבד. חוקרים זיהו את צוואר הבקבוק הזה כבר ב-2004. מאז, במשך 20 שנה, הם מנסים להוזיל אותו.

מה Google השיגה בפועל עם Magic State Cultivation

חוקרי Google קרייג גידני, נואה שאטי וקודי ג׳ונס פיתחו את השיטה ב-2024. היא נקראת Cultivation, או בעברית גידול. היא עובדת כמו בקרת איכות במפעל. מכניסים מצב רועש לאזור קטן בשבב. מריצים סדרה מתואמת של מדידות שמאתרות שגיאות. משליכים כל ניסיון פגום. מה שנשאר הוא מצב נקי במיוחד, שאפשר להעביר לקידוד גדול ושימושי בהרבה.

הניסוי רץ על מעבד Willow עם 105 קיוביטים. Google דיווחה על מצבי T בנאמנות לוגית של 99.99%, שיא לדבריה. הדרך לשם לא הייתה חלקה. החוקרת אמה רוזנפלד ראתה בתחילה נתונים שנראו כסותרים את חוקי הפיזיקה. אחרי חודשים התברר שרעש במעבדה שיבש את שיטת המדידה. הרעש נגרם מסחיפה של ציוד חשמלי ומשינויי טמפרטורה.

הצוות פיתח שיטה חדשה, שמשתמשת בתהליך הגידול עצמו כדי למדוד את איכותו. לפי The Quantum Insider, החוקרים השתמשו גם בלמידת חיזוק, סוג של בינה מלאכותית. הם כיילו בעזרתה את המעבד.

חשוב גם מה שעדיין לא נפתר. Google מציינת שצריך להדגים את השיטה בקנה מידה גדול. היא מציינת גם שנותרו אתגרים טכניים רבים. The Quantum Insider מצטט את הנספח למאמר. בבדיקה של שמירת המצבים לאורך זמן, שיעור השגיאות היה גבוה פי 7 בערך מהצפוי בסימולציות.

הקשר להצפנה: Magic State Cultivation ופחות קיוביטים לשבירת RSA

כאן מגיע החלק שרלוונטי לכל עסק. במאי 2025 פרסם צוות Google הערכה. לפיה מחשב קוונטי עם מיליון קיוביטים רועשים יוכל, תיאורטית, לשבור הצפנת RSA של 2048 ביט. הוא יצטרך לרוץ במשך שבוע. RSA היא אחת משיטות ההצפנה הנפוצות ביותר.

זו ירידה של פי 20 לעומת ההערכה של Google מ-2019, שעמדה על 20 מיליון קיוביטים. אחד השיפורים שאפשרו את הירידה הזו היה בדיוק Magic State Cultivation, לפי Google. עד עכשיו היא הייתה רעיון על הנייר.

כדי לשמור על פרופורציות, הנה המספרים. מחשבים קוונטיים עם רמות שגיאה רלוונטיות כוללים היום בין 100 ל-1,000 קיוביטים בערך. Willow עצמו כולל 105. הפער למיליון עדיין עצום. אבל יש סיבה שהמעבר מתחיל כבר עכשיו. תוקפים יכולים לאסוף היום תעבורה עם הצפנה ולפענח אותה בעתיד, כשתהיה להם היכולת. התופעה מכונה Store now, decrypt later, והיא רלוונטית לכל מידע שצריך להישאר סודי לאורך שנים.

הבשורה הטובה היא שהפתרון כבר קיים. מכון התקנים האמריקאי NIST פרסם תקנים להצפנה פוסט-קוונטית (PQC). אלה אלגוריתמים שאמורים לעמוד גם בפני מחשבים קוונטיים. Google כבר מצפינה איתם תעבורה ב-Chrome ובמערכות הפנימיות שלה.

לפי טיוטת דוח של NIST, מערכות פגיעות אמורות לצאת משימוש אחרי 2030. אחרי 2035 אמור לחול עליהן איסור שימוש. הצפנה סימטרית משמשת בעיקר להצפנת מידע שמור. היא לא בסכנה כזו. החתימות הדיגיטליות מסובכות מזה. המפתחות שלהן פזורים בהרבה מקומות ונשמרים לאורך זמן.

עוד ב-GEEKLIK: Microsoft: Windows 11 מגיב מהר יותר בעד 20%, ומחשבים עם 8GB ירוויחו הכי הרבה

מה הלאה

הצעד הבא של Google הוא להדגים את השיטה בקנה מידה גדול. הצעד השני הוא לשפר את שמירת המצבים לאורך זמן. אין כאן תאריך לפריצת ההצפנה הנוכחית. אבל המגמה ברורה, וכל שנה מורידה את מחיר הכניסה. מי שמתחיל עכשיו לתכנן את המעבר יעשה אותו בקצב שלו, ולא בלחץ.