谷歌量子处理器的突破
谷歌最新的量子处理器实现了物理学家们数十年来追求的目标：在速度上超越世界上最好的超级计算机。这使得对比特币的潜在威胁显得比以往任何时候都更加严峻。
量子优势的首次确认
在周三发表在《自然》杂志上的一项研究中，该公司的105量子比特的Willow芯片运行了一种物理算法，其速度超过了任何经典计算机的模拟，这是首次通过真实硬件实验确认的量子优势。虽然这项经过同行评审的结果范围有限，但其影响深远。
“这一突破是朝着量子计算首次实际应用的重要一步，我们期待看到它将带来什么。”——谷歌首席执行官桑达尔·皮查伊
这项研究确认量子处理器正在逐步接近实用所需的可靠性，随之而来的是，它们有可能在未来某天破解保护比特币和其他数字资产的加密技术。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”的时间表更加清晰，令加密货币开发者和投资者倍感关注。
量子计算的速度优势
根据报告，谷歌的Quantum Echoes算法在Willow上运行的速度比经典模拟快约13,000倍，完成了一项任务仅用时两个多小时，而在世界上最快的公开基准超级计算机Frontier上则需要大约3.2年。
实验过程与结果
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。他们首先通过一系列量子操作推动系统向前发展，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。
这个回声表现为相干干涉，即量子波相互增强而不是相互抵消，清楚地表明了量子行为。所涉及的电路过于复杂，经典计算机无法准确模拟。Willow的超导跨导量子比特在整个过程中表现良好，显示出中位数的双量子比特门错误率约为0.0015，相干时间超过100微秒。
未来的目标与挑战
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。谷歌将这项工作描述为朝着潜在工具的早期步骤，旨在绘制分子结构、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开启了新的、未见的世界，这项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’迈出的第一步。”
对加密技术的潜在威胁
就目前而言，Willow的成就并不危及加密技术。但其验证标志着朝着能够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逆向工程，但理论上对足够强大的量子计算机存在脆弱性。
密歇根大学计算机科学与工程教授克里斯托弗·佩卡特在接受Decrypt采访时表示：“量子计算对比特币和其他加密货币构成重大甚至生存性的长期风险的概率是合理的，超过5%。”他补充道：“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，才能威胁现代加密技术。”
总结
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。即使复制仍在进行中，Willow标志着从理论到可测试工程的转变：一个在经典机器无法达到的范围内执行真实计算的系统。
对于密码学家和开发者来说，这提醒我们，后量子安全性不再是一个遥远的问题——它的时钟已经开始滴答作响。
