Google's latest quantum processor has achieved a decades-long pursuit of physicists: after verification, its speed surpasses the world's best supercomputer. This poses a greater threat to Bitcoin than ever before.
在一项研究中已发布在自然周三，该公司的 105 量子比特 柳 芯片运行物理算法的速度比任何经典机器模拟的速度都要快——这是首次通过真实硬件实现的实验证实的量子优势。
同行评审的结果虽然范围狭窄，但意义重大。它证实了量子处理器正在逐渐达到实际应用所需的可靠性——并且，也意味着它们有朝一日有可能破解保护加密的机制。比特币和其他数字资产。
虽然这种威胁仍然遥远，但量子性能的每一次验证飞跃都让加密货币构建者和投资者更加关注“量子威胁”的时间线。
据报道，谷歌的 Quantum Echoes 算法在 Willow 上的运行速度比传统模拟快 13,000 倍，只需两个多小时就能完成一项任务，而 Frontier 则需要大约 3.2 年的时间——Frontier 是世界上最快的公开基准测试算法之一超级计算机.
谷歌首席执行官 Sundar Pichai 表示：“结果是可验证的，这意味着其结果可以被其他量子计算机重复或通过实验证实。”写道在 X 上。“这一突破是迈向量子计算首次实际应用的重要一步，我们很高兴看到它的发展方向。”
实验如何进行研究人员通过一系列时间逆转实验来测试Willow，观察量子信息如何在芯片的量子比特上传播和重新聚焦。他们首先通过一系列量子操作驱动系统向前运行，然后用一个受控信号干扰一个量子比特，最后反转该序列以检测信息是否会“回响”。
这种回声表现为相长干涉，量子波相互增强而非抵消——这是量子行为的明显特征。其中涉及的电路过于复杂，传统计算机无法精确模拟。
Willow 的超导传输量子比特在整个过程中保持稳定，显示双量子比特门误差中位数约为 0.0015，相干时间超过 100 微秒。如此高的稳定性水平使研究人员能够在 65 个量子比特上运行 23 层量子运算，超越了经典模型目前的可复现水平。
Willow 是什么？将于2024年12月揭幕，Willow是谷歌最新的超导量子处理器，旨在展现比前代产品更稳定、更可验证的量子行为。它延续了 2019 年梧桐树实验表明，量子处理器的性能可以超越传统超级计算机，但无法可靠地重现。
Willow 弥补了这一差距：其改进的纠错技术使量子比特能够更长时间地保持相干性，从而允许在同一设备内重复和验证实验。
虽然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而无法进行经典模拟的系统中持续存在——这是长期以来为使量子计算可重复且实用而做出的努力中一个可衡量的进步。
走向现实世界谷歌表示，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如何相互作用——这种模拟远远超出了传统计算机的能力范围，注意到最近与加州大学伯克利分校合作进行的原理验证实验。
谷歌在一份声明中表示，这项工作是朝着绘制分子结构、设计新药以及开发电池和量子硬件本身的先进材料的潜在工具迈出的早期一步。
他们写道：“正如望远镜和显微镜开辟了新的、看不见的世界一样，这项实验朝着能够测量以前无法观察到的自然现象的‘量子望远镜’迈出了一步。”
为什么这对比特币很重要目前，Willow 的成果还不会危及加密技术。但它的验证标志着量子机器朝着能够实现这一目标的方向稳步迈进。
比特币和其他数字系统依赖于椭圆曲线密码学——传统计算机实际上不可能对其进行逆向工程的数学函数，但理论上容易受到足够强大的量子计算机的攻击。
密歇根大学计算机科学与工程教授克里斯托弗·佩克特 (Christopher Peikert) 表示：“量子计算有超过 5% 的可能性对比特币和其他加密货币构成重大甚至生存的长期风险。”解密“但在未来几年内这并不是一个真正的风险；量子计算技术距离威胁现代密码学还有很长的路要走。”
佩克特表示，比特币并非完全不受量子攻击的影响，尽管这种威胁仍然遥远。他补充说，过渡到后量子签名方案也会带来规模和性能方面的权衡。
“密钥和签名要大得多，”佩克特说。“由于加密货币依赖于许多签名来进行交易和区块，因此采用后量子或混合方案将显著增加网络流量和区块大小。”
静静的倒计时使用张量网络算法模拟 Willow 的电路，在全球最快的超级计算机 Frontier 上需要超过 10⁷ 个 CPU 小时。量子计算只需两小时，而经典模拟则需要数年时间，这一差距是迄今为止设备级量子优势最清晰的实验证据。
尽管复制仍未完成，Willow 标志着从理论到可测试工程的转变：一个能够执行传统机器无法企及的真实计算的系统。对于密码学家和开发者来说，它提醒我们，后量子安全不再是一个遥不可及的问题——它就像一个已经开始滴答作响的时钟。