IBM量子计算新突破：120量子比特“猫态”或成比特币加密安全隐忧

近日，IBM在量子计算领域取得了一项重要进展，其最新研究成果表明，加密货币世界可能正面临前所未有的安全威胁——一种能够破解比特币加密的量子计算机或许已不再遥不可及。

根据IBM研究人员本月发布的报告，他们成功创造了一个包含120个量子比特的纠缠量子态，这是目前规模最大且最稳定的同类量子态。这一成果被详细记录在一篇题为《大型猫科动物：120个量子比特及以上的纠缠》的论文中。

研究团队表示：“我们通过噪声抑制电路，在量子计算机上构建了一个大规模纠缠资源态，并结合图论、稳定子群以及电路反计算等技术实现了目标。” 这一实验展示了所有量子比特之间的真正多方纠缠，标志着向容错量子计算机迈出的关键一步，而这种计算机未来可能具备运行强大算法的能力，足以对现代密码学体系造成冲击。

值得注意的是，IBM此次突破超越了谷歌量子人工智能团队此前的成就。上周，谷歌的Willow芯片以105个量子比特运行了一种物理算法，速度超过了任何经典计算机模拟。

建造更大的“猫”

在这项研究中，IBM团队采用了被称为格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）量子态的技术，这种状态因薛定谔著名的“猫”思想实验而得名。

GHZ态的特点是每个量子比特同时处于两种叠加态：一种是所有量子比特均为零，另一种是所有量子比特均为一。一旦某个量子比特发生变化，整个系统中的其他量子比特也会同步改变，这是经典物理学无法实现的现象。

研究人员指出：“除了实用性之外，GHZ态还常被用作各种量子平台（如离子、超导体、中性原子和光子）的基准测试工具，因为它们对实验缺陷极其敏感，甚至可用于海森堡极限下的量子传感。”

为了达到120个量子比特的规模，IBM团队使用了超导电路和自适应编译器，将操作映射到芯片上噪声最低的区域。此外，他们还引入了一种名为“临时取消计算”的方法，暂时解耦已完成任务的量子比特，使其在重新连接之前保持稳定。

它到底有多“量子”？

为了评估结果的质量，研究人员使用保真度作为衡量标准，该指标用于判断生成状态与理想数学状态的接近程度。

保真度为1.0意味着完美控制，而0.5则是确认完全量子纠缠的阈值。IBM的120量子比特GHZ态保真度达到了0.56，证明每个量子比特都维持在单一相干系统中。

然而，直接验证这些结果在计算上是不可能的，因为测试120个量子比特的所有配置所需的时间比宇宙的年龄还要长。因此，IBM采用了两种统计捷径：奇偶性振荡测试和直接保真度估计。

这两种方法分别跟踪集体干扰模式并随机采样状态的可测量属性子集，从而间接确认系统的量子特性。

为什么这对比特币很重要

尽管距离实际威胁尚有差距，但IBM的这一突破无疑让量子计算对加密货币的影响变得更加紧迫。据Project 11量子计算研究小组警告，价值约7672.8亿美元的660万枚比特币（BTC）可能面临量子攻击的风险。

其中包括比特币创始人中本聪所持有的加密货币。“如何处理中本聪的比特币是比特币社区的一大争议点。这些比特币占总供应量的很大一部分，未来是否销毁、重新分配，还是交由量子计算机接管，仍是未知数。”Project 11创始人亚历克斯·普鲁登在接受解密采访时说道。

理论上，一旦比特币地址泄露了其公钥，一台足够强大的量子计算机便能重构该公钥并在交易确认前截获资金。虽然IBM当前的120量子比特系统尚未具备这种能力，但它显然为未来的发展奠定了基础。

IBM的目标是在2030年前实现容错量子计算系统，而谷歌和Quantinuum等公司也在朝着类似方向努力。这意味着数字资产面临的量子威胁时间表正逐渐缩短。