量子难题：未来永远无法真正预知

量子计算机是否会对比特币网络构成现实威胁，这个话题已经被讨论了超过十年。早在13年前，当作者刚刚接触比特币时，这就是圈内认真探讨的议题。多年过去，无论在理论层面还是工程实践上，这个领域都取得了可观进展。有两个重要节点，实质性改变了未来十年左右造出可用量子计算机的可能性，值得比特币持有者认真了解。

纠错效率大幅提升

第一项进展来自量子纠错。在如此微观的尺度下工作，噪声不可避免，要得到一个真正可用于计算的逻辑量子比特，往往需要大量冗余的物理量子比特作为支撑。

此前的主流方案是表面码（surface code）：把多个物理量子比特排成网格，让其中一部分充当校验比特，定期“巡查”相邻比特，确认叠加态内部没有出错，同时又不破坏叠加态本身。问题在于，这种校验比特只能检查紧挨着的邻居，因此每个量子比特集群都必须按等距排布校验节点，开销最高时可接近1000个物理比特才换来1个逻辑比特，规模越大越吃不消。

而新兴的量子低密度奇偶校验码（qLDPC）打破了这一瓶颈，它允许校验比特跨越远距离去检查其他比特，既可以通过芯片内交织布线实现，也可以像中性原子方案那样直接移动原子。这让构建一个可靠逻辑比特所需的物理比特数量下降了约十倍。虽然这还不等于一台完整可用的机器，但对量子计算工程化而言，这是实打实的效率跃升。

核心假设首次获得实验验证

第二项进展涉及一个更根本的问题：增加物理比特数量，究竟会让系统整体噪声下降还是上升？这长期以来只停留在理论层面，要知道，至今人类还没有造出任何一台能够端到端完成经典计算机无法胜任的计算的量子计算机。

Google用其Sycamore芯片（后来是Willow芯片）做了相关实验，验证增加物理比特的实际效果。需要说明的是，这并非在演示计算，而只是演示把信息存入内存后不发生衰减。实验用17个、49个和101个物理比特分别组成逻辑比特，结果显示，随着物理比特数量增加，数据损坏频率（即逻辑错误率）确实在下降。这次测试跨过了一道关键门槛：由多个独立物理比特构成的那个逻辑比特，其保持相干的时间超过了组成它的任何单个物理比特。

这依然不意味着经典计算机无法完成的问题已经被攻克，但它证明了量子计算赖以成立的一条基本假设。

AI正在多重环节发力

在这个问题上，人工智能也在提供新解法。它正被用于量子计算机的读取与解码环节——这恰是大规模应用的一大瓶颈。此外，AI也在参与开发针对量子机器优化的新算法。考虑到近期AI已在数学领域协助解决甚至推翻了一些重要猜想，它带来量子计算突破的可能性并不夸张。AI还被用于设计具体量子电路：如何在物理空间中最优排布量子门，既要压低噪声，又不能留出太多空置区域导致延迟和效率损失，这是相当复杂的优化难题。这一因素很可能显著加快基础问题的攻关速度。

未来十年怎么看

归根结底，问题集中在一个点上：增加物理比特能降低噪声这一假设，在真正执行计算、主动操控量子信息时是否依然成立。如果这个假设经得起检验，没有被近期的实验推翻，那么未来十年内造出可用量子计算机的理由就相当充分。

大量资源正在涌入这一领域，各个子问题的解决也在稳步推进。如果某件事在原理上可行，人类通常最终都能做到。这不是说现在就该恐慌，但也不宜低估这种可能性。

（本文出自Bitcoin Magazine最新印刷版“量子专刊”，由Shinobi撰写，此处为该期内容的抢先预览。）