量子计算未来10年内迈向实用化的可能性,近期再次成为市场关注焦点。随着量子纠错和逻辑量子比特等关键技术取得进展,业内也重新评估其对比特币加密体系长期安全性的潜在影响。
据Bitcoin Magazine 9月23日(当地时间)报道,量子计算行业近来持续推进一项核心能力,即在增加物理量子比特规模的同时压低错误率。这使得“未来10年出现具备实际应用能力的量子计算机”这一判断,较以往更具现实基础。
当前量子计算能否走向实用,关键并不单在算力,而在纠错能力。由于量子比特对外部噪声极为敏感,现阶段通常需要用多个物理量子比特构成一个更稳定的逻辑量子比特。在传统表面码方案下,构建1个逻辑量子比特往往需要数百个、甚至接近1,000个物理量子比特,这也被视为制约行业发展的核心瓶颈之一。
在此背景下,量子低密度奇偶校验(qLDPC)编码被认为是缓解这一瓶颈的重要方向。其核心在于支持在相距较远的量子比特之间进行错误检测,从而有望在构建稳定逻辑量子比特时,较现有方法显著减少所需的物理量子比特数量。报道指出,这并不意味着“完整的量子计算机已经到来”,但显示出大规模量子系统的工程效率正在改善。
谷歌的相关实验同样受到关注。该公司利用Sycamore和Willow芯片,测试在物理量子比特数量增加的情况下,逻辑错误率是否会随之下降。实验分别使用17个、49个和101个物理量子比特,结果显示,随着量子比特规模扩大,逻辑错误率呈下降趋势。
不过,这一结果并不意味着完整量子计算机已经问世。相关研究的重点,并非完成传统计算机无法实现的计算任务,而是验证量子信息能否在一定时间内保持稳定。尤其值得注意的是,研究认为逻辑量子比特在保持相干性方面已经跨过关键阈值,其维持时间可超过构成它的单个物理量子比特,这被视为一项重要进展。
除硬件外,人工智能(AI)也被视为推动量子计算研发提速的重要变量。除了量子算法开发,AI还被用于电路设计和量子比特布局优化。由于如何排布量子门以降低噪声和延迟,本身就是一项高度复杂的计算问题,借助AI推进设计自动化,有望进一步提升研发效率。
对比特币网络而言,更受关注的是其加密体系面临的长期风险。如果未来出现足够强大的量子计算机,现有部分加密方式可能面临被攻击的风险。围绕比特币公钥加密体系在长期内可能成为量子攻击目标的担忧,也因此再度升温。
但这并不意味着当前量子计算机已经具备破解比特币加密的能力。要让这一威胁真正成为现实,不仅需要大规模逻辑量子比特实现稳定运行并有效控制错误,还需要完成实际的破解计算。就当前技术水平而言,距离这一阶段仍有明显差距。
因此,市场讨论的重点并不在于“比特币会不会马上被量子计算攻破”,而在于“加密技术升级速度能否跟上量子计算的发展”。如果纠错和逻辑量子比特技术的推进快于预期,那么为迁移至抗量子密码体系预留足够时间,将变得更加关键。
Bitcoin Magazine也提醒,现阶段无须过度恐慌,但同样不应低估量子计算演进的可能性。尽管比特币网络尚未面临迫在眉睫的威胁,但从未来10年的时间尺度来看,围绕量子计算风险推动加密技术迁移的讨论,重要性料将进一步上升。