IBM的量子‘貓’咆哮：120量子比特的突破讓比特幣的加密風險更近

簡而言之

• IBM研究人員糾纏了120個量子比特，設定了量子計算的新基準。
• GHZ “貓態” 實現了 0.56 的保真度，證明了完全的多量子比特糾纏。
• 直接保真估計確認結果，提供可擴展的量子驗證。

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深入了解 SCENE

IBM 最新的量子突破使加密世界離其噩夢場景更近了一步——一臺能夠破解比特幣加密的計算機。

在本月早些時候發布的一份報告中，IBM的研究人員報告稱創建了一種120量子比特的糾纏量子狀態——迄今爲止最重要和最穩定的此類狀態。

這項實驗在一篇題爲《大貓：120個量子比特及更高維度的糾纏》的論文中描述，展示了所有量子比特之間的真實多方糾纏——這是通向容錯量子計算機的關鍵一步，這種計算機將來可能運行足夠強大的算法，能夠破解現代密碼學。

“我們尋求在量子計算機上創建一個大型糾纏資源態，使用的電路噪聲被抑制，”研究人員寫道。“我們使用圖論、穩定子羣和電路去計算的技術來實現這一目標。”

這份報告是在主要科技公司快速進展和日益激烈的競爭中發布的，旨在開發實用的量子計算機。IBM的突破超越了谷歌量子AI，後者的105量子比特Willow芯片上周運行的物理算法速度超過了任何經典計算機的模擬能力。

建造更大的貓

在這項研究中，IBM團隊使用了一類被稱爲格林伯格-霍恩-齊林格的量子態，通常被稱爲“貓態”，這是源於薛定諤著名的思想實驗。

GHZ態是一個系統，其中每個量子比特都處於全爲零和全爲一的疊加態。如果一個量子比特發生變化，其他所有的量子比特也都會變化——這是經典物理中不可能發生的事情。

“除了它們的實用性，GHZ態歷史上一直被用作各種量子平台的基準，例如離子、超導體、中性原子和光子，”他們寫道。“這源於這些態對實驗中的缺陷極爲敏感——實際上，它們可以用來實現海森堡極限下的量子傳感，”他們提到，這是量子物理中測量精度的最終限制。

爲了達到120個量子比特，IBM的研究人員使用了超導電路和自適應編譯器，將操作映射到芯片上噪音最小的區域。

他們還採用了一種稱爲臨時去計算的過程，暫時解開已經完成其角色的量子比特，使它們能夠在穩定狀態下休息，然後再稍後重新連接。

它真的有多“量子”？

結果的質量是通過保真度來衡量的，保真度是衡量所產生的狀態與理想數學狀態的接近程度的標準。

1.0的保真度意味着完美控制；0.5是確認完全量子糾纏的閾值。IBM的120量子比特GHZ態得分爲0.56，足以證明每個量子比特仍然是一個單一、相幹系統的一部分。

直接驗證這樣的結果在計算上是不可能的—測試120個量子比特的所有配置將需要的時間超過宇宙的年齡。

相反，IBM依賴於兩種統計捷徑：奇偶振蕩測試，這種測試跟蹤集體幹涉模式，以及直接保真度估計，它隨機抽樣一種可測量屬性子集，稱爲穩定劑。

每個穩定器都充當診斷工具，確認量子比特對是否保持同步。

爲什麼這對比特幣很重要

盡管仍遠未構成真正的密碼威脅，IBM的突破使實驗又向危險的6.6百萬比特幣邁進一步—這些比特幣價值約7672.8億美元—量子計算研究小組Project 11警告稱這些比特幣易受量子攻擊。

這些高風險的幣包括比特幣創始人中本聰所擁有的幣。

“這是比特幣最大的爭議之一：該如何處理中本聰的幣。你無法移動它們，而中本聰顯然已經不在了，”項目11的創始人亞歷克斯·普魯登告訴Decrypt。“那麼，這些比特幣會怎麼樣呢？這是供應量中的一個重要部分。你是燒掉它，重新分配，還是讓量子計算機獲取它？這就是唯一的選擇。”

一旦比特幣地址暴露了其公鑰，足夠強大的量子計算機理論上可以重建它並在確認之前奪取資金。雖然IBM的120量子比特系統本身沒有那個能力，但它展示了朝着那個規模的進展。

隨着IBM計劃在2030年前實現容錯系統——而谷歌和Quantinuum也在追求類似目標——量子對數字資產的威脅時間表正變得越來越真實。