在过去的十年里，计算编程稳步发展，并进入了量子领域，产生了令人费解的设备，这些设备承诺提供难以想象的能力水平。

例如，2020年，中国科学家利用一台量子计算机来运行一个典型的超级计算机需要25亿年才能解决的数学问题。量子机器在200秒内就解决了。

但炒作远远超出了超级英雄的计算。量子计算有可能改变我们与自然的互动方式。

它可以通过快速筛选分子结构来加速药物发现，这是IBM与克利夫兰诊所(Cleveland Clinic)合作探索的一项壮举。天辰注册网址它可以将互联网安全提升到近乎不可侵入的程度，从而赢得了美国能源部(US Department of Energy)的关注。甚至连汽车巨头宝马(BMW)等制造企业也加入了量子竞赛，因为它可以完善材料科学，改写人工智能的框架。

我们可能即将迎来一场量子革命，在这场革命中，科学家可以以创纪录的速度开发药物，以惊人的确定性预测天气，并发现物理学的新角度。

不过，这里有一个问题。

量子计算机原型仍然在相对较小的规模上工作。量子位是计算机语言的量子版本中的基本单位，是量子个人计算机能力背后的驱动力。目前大多数量子处理器最多只能处理几十个量子位，而由IBM制造的最大的处理器目前可以处理127个量子位。这些数字远远不足以实现量子突破。

但是会是什么呢?为了判断我们目前在量子时间线上走了多远，英国初创公司Universal quantum的量子建筑师马克·韦伯(Mark Webber)和他的团队计算了一个人在理论上需要多少量子位才能破解比特币使用的强大安全系统，这种去中心化的数字货币是一项不稳定的投资，它吸引了埃隆·马斯克(Elon Musk)的注意，并成为一场迫在眉睫的金融革命的象征。

简短的回答吗?比IBM的127量子位处理器多出几百万个百分点。

比特币量子的弱点

比特币的安全系统被认为对传统计算机来说是超级安全的，这就是为什么它提供了一个测量量子计算能力的极好方法。这是非常复杂的，但是为了达到我们的目的，这里是你需要知道的。

每次进行交易时，都会发生两件重要的事情。

生成一个对每个人都可用的公钥和一个只有发送者可见的安全私钥。然后，这个关键组合被数字“写入”到系统内的货币交易分类账上，也就是区块链。

在那之后，交易就像是“锁住”了，因此任何人都不能用相关的资金做任何事情。但它还有一个弱点:“当有人用比特币进行交易时，它会向全世界宣布，但在它被集成到区块链之前，它还不是完全安全的，”韦伯说。

换句话说，在事务的公开声明和集成之间，存在一个漏洞窗口。从技术上讲，在这个窗口内，资金可以被操纵。我说技术上，是因为这需要非常复杂的算法，即使是最强大的超级计算机也没有足够的计算能力来执行它们——你可以忘记人工尝试。量子计算机最终可能会。

韦伯说:“如果你有一台量子计算机，而且它的运行速度足够快，理论上你可以把它应用到日常的交易中，例如，重新转移到一个不同的地址。”

虽然这个窗口的大致范围从10分钟到一天，韦伯说它的有限性使它成为一个特别好的测试，“我们有一个理想的运行时间，我们需要多少量子位?”

但是，在我们进一步讨论之前，让我们先讨论一下所有这些量子位的能量是从哪里来的。这要归功于两个你不会相信不是科幻小说的令人眼花缭乱的量子特性:叠加和纠缠。

快速进入量子位世界

假设我在桌子上旋转一枚硬币，然后问:“它是正面还是反面?”你可能会说，“什么?”因为我的问题没有多大意义。在硬币停留在一边之前，它本质上是同时存在的两种选择。把这个令人眼花缭乱的硬币想象成一种“叠加”。

如果你打断它的叠加来检查它的命运——也就是说，让硬币停止旋转——你就无法回到真正的不稳定状态。一旦你打破了叠加，它就永远被打破了。

现在，让我们修改这种情况，包括两个相邻旋转的硬币。这一次，我有一个条件:如果硬币a落地时正面朝上，那么硬币b也会正面朝上。可以说，现在硬币是相互依存的。每一枚硬币的叠加都与另一枚“纠缠”在一起。

硬币A的叠加调整会立即影响硬币B的叠加。例如，即使只有硬币A停止旋转，你也可以获得关于硬币B的知识，从而打破它的叠加。即使硬币在宇宙的两端，这听起来也是正确的。

好吧，你可能会想:这些类比在某种程度上取决于观察者的思维。你是对的。但那是因为我们谈论的是硬币。对于像电子和光子这样的量子粒子，这些事情真的会在物理上发生。

回到量子计算领域，叠加决定位的状态。经典比特以0或1的形式存在，但由量子粒子组成的量子位可以是叠加的——0和1同时存在。最重要的是，它们在仍然处于该状态时检索数据。

正如你所想象的那样，量子位元以不可思议的速度快速通过计算，同时测试几个迭代，并与其他量子位元纠缠以即时传输信息。这就是要点。

对于上下文，谷歌和IBM量子计算机使用所谓的超导量子硬件，在一个网格上均匀地分配量子位。相邻的量子位元可以相互纠缠以通信信息。韦伯的公司专注于捕获离子硬件，这种硬件可以让量子位元自由移动，并在网格上的任何地方进行协作。不管怎样，更多的量子位等于指数级的计算能力。

到目前为止，我们所知道的是:比特币交易有一个窗口，天辰注册网址在此期间，它们容易受到量子计算机的攻击——但传统计算机不会，人也绝对不会。这是因为量子系统充满了量子位元，以人类大脑几乎无法理解的速度发射和执行计算。

通过外部研究，韦伯列出了需要多少量子位才能穿透这个窗口，并给出了一些可靠的估计。但回想一下量子位元的精妙。如果量子计算机出了什么问题，叠加就会被打断，所有宝贵的量子数据就会永远丢失。然后事情就出错了。

为了防止这种灾难，量子程序员做了一些相当直观的事情。他们只是使用了更多的量子位。这叫做量子纠错。

为了简化计算，他们在每次计算中都投入大量的量子位元，以增加数据正确的机会。例如，如果9/10量子位提供了相同的解决方案，可以肯定地说这是正确的。

韦伯说:“要有一个相当高质量的逻辑量子位——它不完美，但很好——就像是一个量子位换1000个物理量子位。”因此，他将最初的估计乘以1000，得到了最终的答案。

答对了，要在一小时内黑掉比特币需要3.17亿量子位元。如果你看的是10分钟的窗口期，“那将是一个更大的数字，”他说。“大概六倍多。”这将使量子位元的数量达到数十亿。我们现在离那个点还远着呢。

“如果你想更慢地打破它，”韦伯补充说，“总的来说，它需要更少的量子位——所以一天大约需要1300万量子位。”

韦伯并不是唯一一个思考量子计算如何绕过加密货币安全的人。例如，美国国家标准与技术协会(National Institute of Standards and Technology)正在寻找量子加密算法，以确保加密货币的安全，而以太坊基金会(Ethereum Foundation)正在研究量子阻力的概念。

虽然我们距离比特币量子黑客还有很长的路要走，但韦伯敦促人们现在就考虑一下技术进步:“看看经典计算从10位真空管(或早期有多少位)到我们现在所拥有的极限的转变吧。

“当然，量子计算也将经历类似的转变。”