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谷歌72位量子计算机可能破解比特币

2018-03-09  来源:中国信息产业网-人民邮电报  作者:姜宇威

在近日的美国物理学会上,Google实验室公布了最新一代量子处理器Bristlecone。Bristlecone是一款72量子位处理器,错误率只有1%。这款处理器不仅能帮助科学家进行量子模拟的探索,还能够在量子机器学习上有所应用。

最为重要的是,Google实验室谨慎且乐观地认为:如果一切运行良好的话,量子霸权将在未来几个月到来。量子计算机的原理解释起来相当困难,简单来说,在量子信息中有一个名词叫“量子比特”,量子比特可以制备在两个逻辑状态的叠加体,它可以同时存储“0”和“1”。如果是N个量子比特,理论上可以同时存储2N的数据。比如250个量子比特可存储的数据就是2250,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,可以同时进行2N的数学运算,相当于经典计算机要重复2N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。

那么同样是量子计算机,为什么这次Bristlecone如此引人注目?这有必要科普一下量子霸权(又称量子优越性),即50个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。

我们知道量子的状态是非常不稳定的,所以仅有50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。根据Google的说法,当量子计算机的错误率低于1%、数量接近100个量子比特时才可以达到量子霸权。

从目前来看,在错误率上,Google在72位量子计算机上已经实现了这个目标,单量子比特门为0.1%,双量子比特门为0.6%,无论是量子比特的数量还是错误率,Google再次在全世界领先,接下来就看IBM和微软的了。

目前量子计算机只在科研领域有所应用,如果真如Google实验室所言,Bristlecone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。

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,可以很容易地反过来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地推断出来。从严格意义上讲,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。

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