柳木芯片实现量子计算速度提升1.3万倍,比特币加密安全再引担忧
专家警告比特币采用的椭圆曲线加密算法未来可能面临量子计算威胁。研究人员认为柳木芯片标志着容错量子系统向实用化迈进重要一步。
验证性量子优势突破
谷歌最新研发的105量子比特"柳木"处理器实现验证性量子加速。该系统完成特定物理计算的速度比前沿超级计算机快约1.3万倍,首次确证了学术界长期追求的"量子优势"。这项科学突破同时引发了对比特币加密体系安全性的新讨论。
根据实验报告,柳木处理器运行量子回波算法完成复杂模拟仅需两个多小时,而传统超级计算机"前沿"完成相同任务预计需要3.2年。谷歌首席执行官桑达尔·皮查伊在社交平台强调该结果"可验证且可重复",称这是量子计算实用化的重要里程碑。
实验采用时间反演测试方案:先驱动系统演化,扰动单个量子比特后进行时序反转。通过构建性干涉检测到的"量子回波"现象,清晰证明了量子相干性。这些量子电路的复杂程度已超出经典计算机的精确模拟能力。
从悬铃木到柳木的进化
柳木芯片是谷歌2019年悬铃木处理器的迭代产品。初代产品虽首证量子优势但缺乏可重复性,新版芯片通过改进纠错能力和延长量子比特稳定性,在单设备内实现稳定验证。
2024年12月公布的柳木芯片专为可靠性和可测量量子行为设计。谷歌表示这项突破标志着量子计算从孤立演示转向工程适用系统。研究团队正致力于将量子计算应用于原子/分子相互作用建模等传统硬件无法完成的任务。
在与加州大学伯克利分校的合作中,谷歌已开展化学反应模拟的原理验证实验。这些进展被视为量子辅助药物设计、新材料开发和电池研究的早期探索。谷歌工程副总裁哈特穆特·内文透露,公司期待五年内实现"实际场景应用"。
对比特币加密体系的影响
虽然柳木实验尚未威胁现有加密系统,但专家认为其缩短了潜在风险的倒计时。比特币依赖的椭圆曲线加密在传统计算下安全,但理论上面临足够先进量子计算机的破解风险。
密歇根大学计算机科学教授克里斯托弗·佩克特向记者表示,量子计算"对比特币构成长期威胁的可能性不容忽视",但强调具体风险至少还需数年才会显现。
专家指出,比特币转向抗量子密码学将带来新挑战。密钥和签名规模的扩增可能增加网络数据量及区块大小,影响交易吞吐效率。神秘实验室首席密码学家科斯塔斯·克里普托斯·查尔基亚斯支持这一观点,认为现有计算机(包括机密型号)均无证据显示能破解现代加密,相关威胁至少十年后才会出现。
未来技术展望
学界普遍认为,具备破解加密协议能力的全容错量子系统需要数十万乃至百万量级的量子比特。萨塞克斯大学温弗里德·亨辛格教授指出,当前实验虽局限于特定科学任务,但证明了量子架构的持续进步。
谷歌首席科学家、新晋诺贝尔物理学奖得主米歇尔·德沃雷特将成果描述为"迈向全面量子计算的又一步"。公司视柳木芯片为未来模拟分子结构、推动材料科学发展的基础平台。
尽管已验证的量子优势尚未危及加密安全,但其重新定义了威胁来临的时间尺度。每个成功的实验都在缩短理论研究与实际应用的距离,标志着量子工程开始挑战数字安全假设的新纪元。

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