本周,Google发布了一篇论文,描述量子计算机理论上如何在9分钟内推导出比特币私钥,其影响范围延伸至以太坊、其他代币、私人银行业务,甚至可能影响世界上的一切。
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,在原子层面上就不同。
量子计算机从一个非常冷、非常小的金属环开始,在那里粒子开始以它们在地球正常条件下不会有的方式运作,这些方式改变了我们认为的基本物理规则。
从物理角度理解这意味着什么,是阅读量子威胁和真正掌握它之间的区别。
计算机和量子计算机实际如何运作
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——一个微观门,要么让电流通过(1),要么不让通过(0)。
每张照片、每笔比特币交易、你曾输入的每个字都存储为这些开关开启或关闭的模式。位没有什么神秘的;它是处于两种明确状态之一的物理对象。
每次计算只是非常快速地移动这些0和1。现代芯片每秒可以执行数十亿次这样的操作,但它仍然是按顺序一次执行一个。
量子计算机使用称为量子位的东西而不是位。量子位可以是0、1,或者——这是奇怪的部分——同时是两者!
这是可能的,因为量子位是完全不同类型的物理对象。最常见的版本,也是Google使用的版本,是一个微小的超导金属环,冷却至绝对零度以上约0.015度,比外太空还冷但在地球上。
在那个温度下,电流在环中流动而没有任何阻力,电流被称为存在于量子状态。
在超导环中,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,实际上同时向两个方向流动。
不要误以为它是在两者之间非常快速地切换。电流可测量地、实验性地和可验证地同时处于两种状态。
(CoinDesk)令人费解的物理学
到目前为止跟上了吗?很好,因为这里是它变得真正奇怪的地方,因为其运作背后的物理学不是立即直观的,也不应该是。
某人在日常生活中接触的一切都遵循经典物理学,它假设事物在一个时间只在一个地方。但粒子在亚原子尺度上不会这样运作。
电子在你观察它之前没有确定的位置。光子在你测量它之前没有确定的偏振。超导环中的电流在你强迫它选择之前不会朝确定的方向流动。
我们在日常生活中没有经历这一点的原因是退相干。当量子系统与其环境、空气分子、热量、振动和光相互作用时,叠加态几乎立即坍缩。
足球不能同时在两个地方,因为它每纳秒都在与数万亿个空气分子、灰尘、声音、热量、重力等相互作用。但将微小的电流隔离在接近绝对零度的真空中,将它与每一个可能的干扰屏蔽开来,量子行为就能存活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构建。人们正在设计物理环境,在那里通常阻止这些事情发生的物理定律被阻挡足够长的时间来运行计算。
Google的机器在巨大房间大小的稀释制冷机中运行,比自然宇宙中的任何东西都冷,周围环绕着层层屏蔽以抵御电磁噪声、振动和热辐射。
而量子位即使在那时也很脆弱。它们不断失去量子状态,这就是为什么"纠错"主导关于扩展的每次对话。
所以量子计算不是经典计算的更快版本。它利用的是一套不同的物理定律,这些定律只适用于极小的尺度、极低的温度和极短的时间范围。
(CoinDesk)现在叠加起来。
两个普通位可以处于四种状态之一(00、01、10、11),但一次只能一种(因为电流只向一个方向流动)。两个量子位可以同时代表所有四种状态,因为电流同时向所有方向流动。
三个量子位代表八种状态。十个量子位代表1,024种。五十个量子位代表超过一千万亿种。每增加一个量子位,数量就翻倍,这就是为什么扩展如此呈指数级。
第二个技巧是称为纠缠的东西。当两个量子位纠缠时,测量一个立即告诉观察者关于另一个的某些信息,无论它们相距多远。这让量子计算机能够以常规并行计算无法做到的方式协调所有这些同时状态。
而这些量子计算机的设置使得错误答案相互抵消(就像重叠的波浪变平),正确答案相互增强(就像波浪叠加得更高)。到计算结束时,正确答案最有可能被测量到。
所以这不是蛮力速度。这是一种根本不同的计算方法——让自然探索指数级大的可能性空间,然后通过物理学而不是逻辑坍缩到正确答案。
对加密技术的巨大威胁
这种令人费解的物理学就是为什么它对加密如此可怕。
保护比特币的数学依赖于一个假设,即检查每个可能的密钥需要的时间比宇宙年龄还长。
但量子计算机不检查每个密钥。它同时探索所有密钥,并使用干涉来找出正确的那个。
这就是它与比特币联系的地方。单向,从私钥到公钥,需要毫秒。反向,从公钥回到私钥,经典计算机需要一百万年,甚至比宇宙年龄还长。这种不对称性是证明一个人持有其币的唯一方式。
(CoinDesk)运行称为Shor算法的量子计算机可以反向通过那个陷阱门。Google本周的论文显示它可以用比任何人之前估计的少得多的资源做到这一点,并且在与比特币自己的区块确认竞争的时间范围内。
这就是为什么量子计算机破解区块链加密的威胁真正让每个人都非常担忧。
该攻击如何逐步运作、Google的论文具体改变了什么,以及这对已经暴露的690万个比特币意味着什么,是本系列下一篇文章的主题。
来源: https://www.coindesk.com/tech/2026/04/05/a-simple-explainer-on-what-quantum-computing-actually-is-and-why-it-is-terrifying-for-bitcoin
