解除威胁：革命性的技术进步如何危及加密货币的未来

本周，谷歌发表了一篇论文，描述了量子计算机如何在理论上在 9 分钟内推导出比特币私钥，其影响延伸到以太坊、其他代币、私人银行业务，甚至可能波及世界上的一切。

量子计算很容易被误认为是普通计算机的更快版本。但它并不是更强大的芯片或更大的服务器群。它是一种根本不同的机器，在原子本身的层面上有所不同。

量子计算机从一个非常冷、非常小的金属环开始，其中粒子开始以与地球正常条件下不同的方式运行，这些方式改变了我们所认为的物理基本规则。

从物理上理解这意味着什么，是阅读量子威胁与实际掌握它之间的区别。

计算机和量子计算机的实际工作原理

普通计算机将信息存储为位——每个位要么是 0，要么是 1。位是一个微小的开关。从物理上讲，它是“芯片”上的晶体管——一个微观的门，要么让电流通过（1），要么不让电流通过（0）。

每一张照片、每笔比特币交易、你输入的每一个单词都被存储为这些开关打开或关闭的模式。一点并没有什么神秘的。它是处于两种确定状态之一的物理对象。

每次计算都只是快速地打乱这些 0 和 1。现代芯片每秒可以执行数十亿次这样的操作，但它仍然按顺序一次执行一个。

量子计算机使用称为量子位的东西来代替比特。一个量子位可以是 0、1，或者——这是奇怪的部分——同时可以是 0、1！

这是可能的，因为量子位是一种完全不同类型的物理对象。最常见的版本（谷歌使用的版本）是一个微小的超导金属环，冷却至绝对零以上约 0.015 度，比外太空还要冷，但在地球上。

在该温度下，电流在没有任何电阻的情况下流过回路，并且电流被认为以量子态存在。

在超导回路中，电流可以顺时针流动（称为 0）或逆时针流动（称为 1）。但在量子尺度上，电流不必选择一个方向，实际上可以同时向两个方向流动。

不要误认为两者之间的切换速度非常快。电流同时处于两种状态，可通过实验和验证进行测量。

令人费解的物理学

到目前为止我们还在一起吗？太好了，因为这就是它真正奇怪的地方，因为它工作原理背后的物理原理并不是立即直观的，而且也不应该是直观的。

人们在日常生活中接触到的一切都遵循经典物理学，它假设事物在同一时间处于一处。但粒子在亚原子尺度上的行为却并非如此。

电子在你观察之前没有明确的位置。在测量之前，光子不具有明确的偏振。超导环路中的电流不会沿确定的方向流动，除非您强制它选择。

我们在日常生活中没有经历过这种情况的原因是退相干。当量子系统与其环境、空气分子、热、振动和光相互作用时，叠加态几乎立即崩溃。

足球不可能同时处于两个地方，因为它每纳秒都会与数万亿个空气分子、灰尘、声音、热量、重力等相互作用。但是，在接近绝对零的真空中隔离微小电流，使其免受所有可能的干扰，并且量子行为可以保存足够长的时间来进行计算。

这就是为什么量子计算机如此难以建造。人们正在设计物理环境，其中通常阻止这种情况发生的物理定律被限制了足够长的时间来运行计算。

谷歌的机器在稀释冰箱中运行，该冰箱有大房间那么大，比自然宇宙中的任何东西都要冷，周围有多层屏蔽层，可防止电磁噪声、振动和热辐射。

即使这样，量子位也是脆弱的。它们不断失去量子态，这就是为什么“纠错”主导着每一次关于放大的讨论。

因此，量子计算并不是经典计算的更快版本。它正在利用一组不同的物理定律，这些定律仅适用于极小尺度、极低温度和极短时间范围。

现在把它叠起来。

两个常规位可以处于四种状态（00、01、10、11）之一，但一次只能处于一种状态（因为电流仅沿一个方向流动）。两个量子位可以同时代表所有四种状态，因为电流同时向各个方向流动。

三个量子位代表八种状态。 10 个量子位代表 1,024。五十个量子位代表超过千万亿。每添加一个量子位，这个数字就会加倍，这就是为什么缩放比例如此指数级的原因。

第二个技巧是所谓的纠缠。当两个量子位纠缠时，测量其中一个即可立即得知观察结果