量子威胁对比特币的影响加剧，谷歌揭示最新突破

谷歌最新的量子处理器实现了物理学家们追求数十年的目标：在世界上最好的超级计算机上获得经过验证的加速。这使得对比特币的潜在威胁显得比以往更大。

在周三发表在《自然》上的一项研究中，该公司的105量子比特Willow芯片运行的物理算法比任何经典机器能够模拟的速度都要快——这是通过真实硬件实现的首次实验确认的量子优势。

经过同行评审的结果虽然有限，但意义重大。它确认量子处理器正在朝着实用所需的可靠性迈进——同时也带来了未来某一天它们可能破解保护比特币和其他数字资产的加密的可能性。

虽然这一威胁仍然遥远，但每一次经过验证的量子性能飞跃都使“量子威胁”时间表对加密货币开发者和投资者来说变得更加清晰。

根据报告，谷歌的量子回声算法在Willow上运行的速度比经典模拟快约13,000倍，完成一个任务仅需两个多小时，而在世界上最快的公开基准超级计算机Frontier上大约需要3.2年。

“这个结果是可验证的，这意味着其他量子计算机可以重复其结果或通过实验确认，”谷歌首席执行官桑达尔·皮查伊在X上写道。“这一突破是朝着量子计算的第一个现实世界应用迈出的重要一步，我们期待看到它将引领我们走向何方。”

实验是如何进行的

研究人员通过进行一系列时间反转实验来测试Willow，观察量子信息如何在芯片的量子比特之间传播和重新聚焦。他们首先通过一组量子操作推动系统向前，然后用一个受控信号干扰一个量子比特，最后反转序列以检测信息是否会“回声”回来。

这种回声表现为建设性干涉，其中量子波相互增强而不是相互抵消——这是量子行为的明显迹象。所涉及的电路对于经典计算机来说过于复杂，无法精确模拟。

Willow的超导transmon量子比特在整个过程中表现良好，显示出中位数的两量子比特门错误率约为0.0015，相干时间超过100微秒。这些稳定性水平使研究人员能够在65个量子比特上运行23层量子操作，超越了经典模型目前能够重现的范围。

Willow是谷歌最新的超导量子处理器，于2024年12月揭幕，旨在展示比其前身更稳定、可验证的量子行为。它继承了2019年的Sycamore实验，该实验显示量子处理器可以超越经典超级计算机，但无法可靠地重现。

Willow弥补了这一差距：其改进的错误校正使量子比特保持相干时间更长，允许在同一设备内进行可重复和可验证的实验。

尽管这项工作仍处于研究规模，但它表明量子干涉可以在过于复杂的系统中持续存在——这是在长期努力使量子计算既可重现又实用方面的可测量进展。

谷歌表示，其下一个目标是将量子计算从受控演示转向实用科学，包括模拟原子和分子之间的相互作用——这些模拟远远超出了经典计算机的能力，并提到与加州大学伯克利分校进行的最近的原理证明实验。

在一份声明中，谷歌将这项工作描述为朝着潜在工具的早期步骤，该工具可以用于绘制分子结构、设计新药物以及开发用于电池和量子硬件本身的先进材料。

“正如望远镜和显微镜打开了新的、未见的世界，这个实验是朝着能够测量以前无法观察到的自然现象的‘量子显微镜’迈出的一步，”他们写道。

目前，Willow的成就并不危及加密。但其验证标志着朝着可能威胁加密的量子机器稳步前进。

比特币和其他数字系统依赖于椭圆曲线密码学——这些数学函数对于经典计算机来说几乎不可能进行逆向工程，但理论上对足够强大的量子计算机是脆弱的。

“量子计算有合理的概率——超过五个百分点——成为比特币和其他加密货币的重大，甚至是生存性的长期风险，”密歇根大学计算机科学与工程教授克里斯托弗·佩克特告诉Decrypt。“但在未来几年内这并不是一个真正的风险；量子计算技术仍然有很长的路要走，才能威胁到现代密码学。”

佩克特表示，比特币并非对量子攻击免疫，尽管这一威胁仍然遥远。他补充说，过渡到后量子签名方案也会在大小和性能上带来权衡。

“密钥和签名要大得多，”佩克特说。“由于加密货币在交易和区块中依赖于许多签名，采用后量子或混合方案将显著增加网络流量和区块大小。”

使用张量网络算法模拟Willow的电路将在世界上最快的超级计算机Frontier上耗费超过10⁷ CPU小时。这个差距——两小时的量子计算与几年的经典模拟——是迄今为止设备级量子优势的最清晰实验证明。

即使复制仍在待定中，Willow标志着从理论到可测试工程的转变：一个执行超出经典机器能力的真实计算的系统。对于密码学家和开发者来说，这提醒我们，后量子安全不再是一个遥远的问题——它是一个已经开始倒计时的时钟。

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