据Shinobi在Bitcoin Magazine最新印刷版《量子计算特刊》（The Quantum Issue）中的分析，量子计算研究的两项里程碑——纠错效率的重大提升以及对核心可扩展性假设的首次实验验证——已经实质性改变了未来十年左右造出可用量子计算机的几率。作者提醒，这并不意味着量子计算将普及，也不意味着资本雄厚者可以轻松获取，但近期出现若干可用机器的可能性不应被排除。

关于量子计算机是否对比特币网络构成现实威胁的争论已持续十余年。这个问题的根源在于比特币保护自身的方式：花费资金需要椭圆曲线数字签名，这类数学问题在足够强大的量子计算机上原则上可被Shor算法破解；而支撑挖矿的SHA-256哈希算法则被认为抗性强得多，因为Grover算法仅能提供平方级加速。早在13年多以前Shinobi初次接触比特币时，这就已经是一个严肃的讨论话题。自那以后，无论在理论还是实际工程方面都取得了相当大的进展。这并不意味着该技术必将普及，也不意味着资本雄厚者可以相对容易地获得它。但在不久的将来造出若干可用机器是非常有可能的。

纠错技术的改进

第一项重大改进来自纠错领域。为了应对在这种极小尺度下工作所固有的噪声，要得到一个在实际计算中有用的逻辑量子比特，需要使用多个冗余的物理量子比特。

此前的最先进方案是表面码：将多个物理量子比特捆绑在一个网格中，并使用其中一部分作为校验量子比特，定期“检查”相邻量子比特，以确保叠加态内部没有发生错误（且不使叠加态坍缩）。每个网格的空白区域都需要用校验量子比特填充。

这种对校验量子比特的需求带来了额外的开销，每个逻辑量子比特总共可能需要接近1,000个物理量子比特，而且在规模化时情况会恶化，因为校验量子比特只能检查紧邻的量子比特。因此，每一组量子比特都需要以等间距配置校验器。

量子低密度奇偶校验（qLDPC）码消除了这一瓶颈，使校验量子比特能够跨设备检查远距离的其他量子比特——或通过交织的走线在芯片各区域之间通信，或通过物理移动原子实现，如中性原子方案。这使得生成一个可靠逻辑量子比特所需的物理量子比特数量减少了10倍。

对比特币的威胁模型而言，这一开销比例是关键所在。任何能够对椭圆曲线签名运行Shor算法的机器，都必须由可靠的逻辑量子比特构成，因此每个逻辑量子比特消耗多少物理量子比特，在很大程度上决定了所需硬件的规模。这是不容小觑的进步。它或许还不能代表一台完整可用的机器正在向更高效率迈进，但它是完整可用量子计算机制造工艺中实实在在的效率提升。

基础原理验证的进展

第二个里程碑涉及一个更根本的问题：增加物理量子比特会导致系统整体噪声降低而非升高的论断是否真正成立。在这一点上，它很大程度上仍是理论——值得记住的是，迄今为止，从未有一台完整可用的量子计算机端到端地完成过经典计算机无法完成的计算。

Google使用其Sycamore（以及后来的Willow）芯片进行了一项实验，以实验验证增加物理量子比特的效果。这两者都是超导处理器，与qLDPC工作所解决的物理布局约束属于同一大类硬件家族，与通过物理移动原子来安排远程纠错的中性原子方案同台竞争。需要非常明确的是，这并非执行计算的演示，而只是将信息存入存储器而不发生衰减的演示。

通过分别由17个物理量子比特、49个物理量子比特和101个物理量子比特组成的逻辑量子比特，Google证明了随着物理量子比特数量的增加，逻辑错误率（即数据损坏的频率）有所下降。这项测试跨过了一个关键阈值：由独立物理量子比特构成的逻辑量子比特，其相干时间超过了组成它的任何单个物理量子比特。

再次强调，这并不意味着已经跃升到一台完整可用的量子计算机能够执行经典计算机无法完成的计算，但这是在证明量子计算机基本假设之一方面取得的实质性进展。

人工智能

在这一问题领域中，我们找到更优方案的还不止这些方面。人工智能已成为这些系统中的重要组成部分。它被用于从量子计算机读取和解码信息的实际过程，这是大规模利用此类机器的一大瓶颈。

AI还被用于开发针对此类机器优化的新量子算法。鉴于近期AI频频帮助解决（甚至推翻既有猜想）数学领域的重大难题，考虑AI带来重大突破的可能性并非牵强附会。

AI同样被用于设计采用不同架构构建的物理量子电路。这实际上是一个非常复杂的问题：在物理空间中寻找布局量子门的最优方式，以在量子层面将噪声降到最低，同时避免产生过多空白区域而引入延迟、低效率及其他问题。

这一因素很可能为解决必要的基础问题大幅提速。

未来展望

归根结底，在作者看来，这归结为一个问题：增加物理量子比特可降低噪声这一假设，在实际计算和量子信息的主动操控中是否真正成立？

如果这一假设成立，且在不久的将来未被实验推翻，那么在未来十年内造出可用量子计算机的可能性是非常现实的。目前有大量资源正投入这一问题，解决其中各个部分已取得显著（尽管并非压倒性）的进展。而从根本上说，只要存在某种可行的做法，人类通常都能找到办法。

这种不确定性并非比特币独有。更广泛的安全行业已经开始针对这一长期风险采取行动：2024年，美国国家标准与技术研究院（NIST）敲定了首批后量子密码学标准，批准了可替代大规模量子计算机可能威胁的公钥算法的方案。对于关注这一领域的读者而言，近期的观察指标很明确——逻辑量子比特组合能否在错误率下降的同时继续扩展，以及实验能否从存储量子信息推进到主动进行量子计算，这正是作者所指出的悬而未决的关键阈值。

这并不是说现在是恐慌的时候——但这种可能性不应被忽视。

本文刊载于Bitcoin Magazine最新印刷版《量子计算特刊》，在此作为整期内容的先睹为快分享给读者。本文首发于Bitcoin Magazine，作者为Shinobi。