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[12443] 2018-03-08_谷歌72位量子计算机面世，比特币还安全吗？

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2018-03-08_谷歌72位量子计算机面世，比特币还安全吗？ 谷 歌 7 2 位 量 子 计 算 机 面 世 ， 比 特 币 还 安 全 吗 ？ A n g e l a Y   F r e e B u f   2 0 1 8 - 0 3 - 0 8 在 今 年 于 洛 杉 矶 举 办 的 美 国 物 理 学 会 年 会 上 ， 谷 歌 放 了 一 个 大 招 ， 发 布 全 球 首 个 在 今 年 于 洛 杉 矶 举 办 的 美 国 物 理 学 会 年 会 上 ， 谷 歌 放 了 一 个 大 招 ， 发 布 全 球 首 个   7 2   位 量 子 比 特 通 用 的 量 子 计 位 量 子 比 特 通 用 的 量 子 计 算 机 算 机   B r i s t l e c o n ， 实 现 ， 实 现   1 %   的 低 错 误 率 ， 与 谷 歌 之 前 涉 及 的 的 低 错 误 率 ， 与 谷 歌 之 前 涉 及 的   9   量 子 比 特 通 用 的 量 子 计 算 机 持 平 。 这 款 处 理 器 不 量 子 比 特 通 用 的 量 子 计 算 机 持 平 。 这 款 处 理 器 不 仅 能 够 帮 助 科 学 家 们 进 行 量 子 模 拟 的 探 索 ， 还 能 够 在 量 子 优 化 和 量 子 机 器 学 习 上 有 所 应 用 。 仅 能 够 帮 助 科 学 家 们 进 行 量 子 模 拟 的 探 索 ， 还 能 够 在 量 子 优 化 和 量 子 机 器 学 习 上 有 所 应 用 。 谷 歌 相 关 人 员 表 示 ： 我 们 谨 慎 且 乐 观 地 认 为 ， B r i s t l e c o n e 可 以 实 现 量 子 霸 权 （ Q u a n t u m   S u p r e m a c y ） 。 谷 歌 最 新 量 子 处 理 器   B r i s t l e c o n 关 于 这 台 量 子 计 算 机 ， 我 们 可 以 了 解 以 下 几 点 概 念 ： 量 子 霸 权 量 子 霸 权 “ 量 子 霸 权 ” 也 称 为 “ 量 子 优 越 性 ” ， 这 个 词 涉 及 量 子 计 算 机 在 某 些 类 型 的 方 程 上 超 越 经 典 超 级 计 算 机 的 能 力 。 具 体 来 说 ， 5 0   量 子 比 特 的 量 子 计 算 机 优 于 现 在 的 任 何 一 台 经 典 计 算 机 。 达 到 量 子 霸 权 才 算 真 正 意 义 的 量 子 计 算 机 。 不 过 ， 测 量 量 子 处 理 器 的 性 能 以 确 定 量 子 霸 权 是 否 已 经 实 现 的 度 量 标 准 也 是 量 子 物 理 学 家 之 间 争 论 的 焦 点 。 众 所 周 知 ， 量 子 计 算 机 的 计 算 能 力 大 大 超 过 最 先 进 的 超 级 计 算 机 的 能 力 。 有 专 家 认 为 ， 这 可 以 说 是 量 子 芯 片 发 展 的 一 大 步 ， 量 子 以 二 维 布 局 排 列 ， 使 得 控 制 系 统 变 得 更 加 复 杂 。 这 更 接 近 实 现 表 层 编 码 所 需 要 的 条 件 ， 即 操 纵 量 子 系 统 中 的 量 子 以 执 行 有 用 计 算 的 能 力 。 G o o g l e   相 关 工 作 人 员 认 为 ， 此 次 发 布 的 新 处 理 器 不 仅 将 实 现 量 子 霸 权 ， 而 且 谷 歌 已 经 开 发 出 一 种 基 准 测 试 工 具 来 衡 量 量 子 计 算 机 是 否 已 经 达 到 量 子 霸 权 的 标 准 。 这 个 测 试 可 以 将 随 机 单 个 量 子 电 路 应 用 于 处 理 器 ， 并 测 量 经 典 模 拟 的 输 出 。 B r i s t l e c o n e 这 台 计 算 机 由 谷 歌 量 子   A I   实 验 室 （ G o o g l e   Q u a n t u m   A I   l a b ） 开 发 ， 基 于   G o o g l e   研 究 人 员 开 发 的 九 比 特 矩 阵 ， 类 似 于 松 果 的 外 形 ， 因 此 被 命 名 为   B r i s t l e c o n e （ 狐 尾 松 ） 。 谷 歌 量 子   A I   实 验 室 的 目 标 是 建 造 可 以 用 于 解 决 真 实 世 界 问 题 的 量 子 计 算 机 ， 他 们 的 研 究 策 略 是 在 可 以 和 大 规 模 、 通 用 化 、 可 纠 错 的 量 子 计 算 机 向 前 兼 容 的 系 统 上 探 索 短 期 解 决 方
案 。 芯 片 结 构 示 意 图 ， 每 一 个 「 X 」 代 表 一 个 量 子 比 特 ， 相 邻 最 近 的 量 子 比 特 之 间 相 连 为 了 让 量 子 处 理 器 运 行 经 典 模 拟 算 法 之 外 的 算 法 ， 它 当 然 需 要 更 多 的 量 子 比 特 （ q u b i t ） 数 目 ， 但 它 还 需 要 更 多 。 最 关 键 的 是 ， 这 个 处 理 器 必 须 在 读 取 以 及 单 、 双 量 子 比 特 门 之 类 逻 辑 操 作 中 保 持 很 低 的 错 误 率 。 量 子 比 特 量 子 比 特 量 子 比 特 是 数 字 比 特 的 量 子 模 拟 形 式 ， 是 传 统 计 算 机 处 理 的 最 小 信 息 单 位 。 然 而 ， 数 字 比 特 是 二 进 制 的 ， 只 能 在   0   和 1   之 间 选 择 。 而 量 子 比 特 可 以 存 在 于 叠 加 的 状 态 中 （ 其 值 可 以 是   0 、 1   或 其 他 组 合 ） 。 如 果 是 N 个 量 子 比 特 ， 理 论 上 可 以 同 时 存 储   2 ^ N   的 数 据 。 比 如   2 5 0   个 量 子 比 特 可 存 储 的 数 据 就 是 2 ^ 2 5 0 ， 这 个 数 字 比 已 知 宇 宙 所 有 原 子 加 起 来 还 要 多 。 量 子 计 算 机 在 进 行 运 算 时 ， 可 以 同 时 计 算 2 ^ N 的 数 学 运 算 ， 相 当 于 经 典 计 算 机 要 重 复 2 ^ N 的 计 算 。 由 此 可 见 ， 量 子 计 算 机 可 以 节 约 大 量 的 时 间 和 计 算 单 元 ， 让 量 子 计 算 机 可 以 查 询 数 据 库 、 分 解 大 素 数 或 创 建 复 杂 的 科 学 模 型 ， 而 且 比 超 级 计 算 机 更 高 效 更 准 确 。 量 子 比 特 数 但 是 创 建 一 个 大 型 的 量 子 计 算 机 不 仅 仅 是 将 一 堆 量 子 比 特 串 在 一 起 那 么 简 单 。 创 建 量 子 比 特 阵 列 是 一 项 具 有 挑 战 性 的 任 务 。 通 常 需 要 特 殊 材 料 ， 需 要 昂 贵 的 激 光 设 置 和 / 或 极 端 的 环 境 条 件 才 能 创 建 成 功 并 正 常 运 行 ， 具 体 取 决 于 量 子 比 特 是 基 于 离 子 、 自 旋 半 导 体 还 是 基 于   G o o g l e   处 理 器 或 者 超 导 电 路 。
需 要 注 意 的 是 ， 量 子 比 特 本 身 对 噪 声 环 境 干 扰 非 常 敏 感 ， 非 理 想 环 境 可 能 会 导 致 量 子 比 特 的 状 态 出 现 问 题 ， 因 此 非 常 容 易 出 错 。 以 最 小 的 错 误 率 创 建 强 大 的 量 子 位 阵 列 是 物 理 学 家 和 功 能 强 大 的 量 子 计 算 机 之 间 最 大 的 障 碍 之 一 。 错 误 率 错 误 率 由 于 量 子 的 状 态 非 常 不 稳 定 ， 所 以 仅 有   5 0   个 量 子 比 特 是 远 远 不 够 的 ， 因 为 量 子 比 特 的 量 子 纠 缠 会 出 错 ， 只 有 足 够 多 的 量 子 比 特 和 低 的 错 误 率 才 能 实 现 真 正 意 义 的 量 子 霸 权 。 安 装   B r i s t l e c o n e 这 台   7 2   位 量 子 计 算 机 所 使 用 的 量 子 位 矩 阵 （ 与 之 前 的   9   量 子 比 特 通 用 量 子 计 算 机 ） 能 够 实 现   1 ％   的 读 取 错 误 率 、 0 . 1 ％   的 单 量 子 比 特 门 错 误 率 和   0 . 6 ％   的 双 比 特 门 错 误 率 。 量 子 比 特 门 就 是 量 子 门 （ 也 叫 量 子 逻 辑 ） 是 基 本 的 ， 操 作 一 个 小 数 量 量 子 比 特 的 量 子 线 路   。 它 是 量 子 线 路 的 基 础 ， 就 像 传 统 逻 辑 门 跟 一 般 数 字 线 路 之 间 的 关 系 。 常 见 量 子 门 针 对 一 个 或 两 个 量 子 比 特 进 行 逻 辑 运 算 ， 最 终 产 生 单 个 输 出 。 量 子 计 算 机 可 能 破 解 比 特 币 量 子 计 算 机 可 能 破 解 比 特 币 目 前 量 子 计 算 机 只 在 科 研 领 域 有 所 应 用 ， 但 如 果 真 如   G o o g l e   实 验 室 所 言 ， B r i s t l e c o n e   能 达 到 量 子 霸 权 ， 那 么 比 特 币 等 基 于 区 块 链 技 术 的 虚 拟 货 币 可 能 将 被 破 解 。 根 据 区 块 链 中 少 数 服 从 多 数 的 原 则 ， 一 旦 矿 工 拥 有   5 1 %   的 算 力 ， 其 他 后 续 矿 工 将 无 法 继 续 获 得 比 特 币 。 而 未 来 随 着 量 子 计 算 机 量 子 比 特 的 增 长 ， 区 块 链 采 用 的 非 对 称 密 码 算 法 ， 即 公 钥 密 码 系 统 也 会 受 到 更 大 的 威 胁 。 通 过 使 用 量 子 计 算 机 ， 可 以 实 现 反 向 运 行 用 公 钥 推 定 私 钥 的 过 程 ， 每 个 人 的 私 钥 都 会 被 量 子 计 算 机 轻 易 推 断 出 来 。 外 媒 M o t h e r b o a r d 认 为 一 个 4 0 0 0 量 子 比 特 的 量 子 计 算 机 就 可 以 瓦 解 区 块 链 ， 也 就 是 说 哪 个 人 或 团 队 先 做 出 并 应 用 这 样 的 量 子 计 算 机 就 可 以 解 出 并 验 证 每 一 笔 交 易 ， 未 来 会 产 生 的 还 未 流 通 的 所 有 加 密 货 币 都 会 被 其 垄 断 ， 加 密 货 币 的 信 任 系 统 将 被 瓦 解 。 详 情 可 参 见   F r e e B u f   的 专 题 文 章 ： 量 子 计 算 从 概 念 走 入 现 实 ， 公 钥 加 密 是 否 岌 岌 可 危 。 严 格 意 义 上 讲 ， 量 子 计 算 机 的 问 世 会 威 胁 到 现 有 体 系 所 有 的 加 密 学 ， 将 改 写 整 个 金 融 和 银 行 业 的 安 全 防 护 。 量 子 计 算 机 的 问 世 会 威 胁 到 现 有 体 系 所 有 的 加 密 学 ， 将 改 写 整 个 金 融 和 银 行 业 的 安 全 防 护 。 不 过 ， 很 多 科 学 家 认 为 量 子 计 算 机 并 不 能 取 代 经 典 计 算 机 。 因 为 量 子 计 算 机 的 计 算 特 点 决 定 了 它 只 能 应 用 在 少 部 分 领 域 中 ， 而 经 典 计 算 机 的 工 作 范 围 远 远 超 过 量 子 计 算 机 。 但 是 ， 各 位 区 块 链 技 术 开 发 者 也 要 加 强 警 惕 了 ， 谷 歌 这 台 量 子 计 算 机 一 出 ， 预 示 着 未 来 的 区 块 链 领 域 可 能 会 出 现 翻 天 覆 地 的 变 化 。
参 考 来 源 ： 参 考 来 源 ： h t t p : / / w w w . f r e e b u f . c o m / a r t i c l e s / d a t a b a s e / 1 3 9 3 4 7 . h t m l h t t p s : / / m o t h e r b o a r d . v i c e . c o m / e n _ u s / a r t i c l e / p a m 9 5 8 / b r i s t l e c o n e - g o o g l e - q u a n t u m - c o m p u t e r - 7 2 - q u b i t s h t t p s : / / z h . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / % E 9 % 8 7 % 8 F % E 5 % A D % 9 0 % E 9 % 9 6 % 9 8   （ 量 子 门 ） h t t p s : / / r e s e a r c h . g o o g l e b l o g . c o m / 2 0 1 8 / 0 3 / a - p r e v i e w - o f - b r i s t l e c o n e - g o o g l e s - n e w . h t m l h t t p s : / / w w w . c n b e t a . c o m / a r t i c l e s / t e c h / 7 0 4 7 7 7 . h t m * 本 文 作 者 ： A n g e l a Y ， 转 载 请 注 明 来 自   F r e e B u f . C O M 阅 读 原 文
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