谷歌的量子比特币（谷歌宣布已经成功利用一台 54 量子比特的量子计算机）

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今天给各位分享谷歌的量子比特币的知识，其中也会对谷歌宣布已经成功利用一台 54 量子比特的量子计算机进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

1、为什么说量子计算机可轻易破解比特币，究竟怎么 2、什么是量子计算？ 3、谷歌实现量子霸权，比特币网络要被攻破了吗？ 4、比特币价值将归零？谷歌计划2029年前量子计算商用化 5、你知道什么是量子计算机吗？什么是量子霸权？ 6、强大的量子计算机可以破解加密并解决经典计算机无法解决的问题

为什么说量子计算机可轻易破解比特币，究竟怎么

摘要：在位于纽约市以北约50英耐亏里处僻静乡村中的一个小型实验室内，天花板下缠绕着错综复杂的管线和电子设备。这一堆看似杂乱无章的设备是一台计算机。它与世界上的任何一台计算机都有所不同，而是一个即将开创历史的里程碑式设备---量子计算机。

2017年5月3日，科技界的一则重磅消息：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。这个“世界首台”是货真价实的“中国造”，属中国科学技术大学潘建伟教授及其同事等，联合浙江大学王浩华教授研究组攻关突破的成果。

如果现在传统计算机的速度是自行车，量子计算机的速度就好比飞机。在过去的几个月里，IBM和英特尔已经宣布他们已经分别制造了50和49个量子比特的量子计算机。有专家指出，在十年之内，量子计算机的计算能力就可能赶超当前的超级计算机。

2018年3月5日在洛杉矶举行的美国物理学年会上，谷歌量子AI实验室研究科学家Julian Kelly报告了，带领谷歌团队正测试一台72量子比特通用量子计算机。然而，这还是仅仅是72量子比特而已。按照这个速度发展下去，很快量子计算机的神通，将强劲得让人恐惧。

那么，为什么说量子计算机可轻易破解比特币，究竟怎么回事？

要破解现在常用的一个RSA密码系统，用当前最大、最好超级计算机需要花60万年，但用一个有相当储存功能的量子计算机，则只需花上不到3个小时！也就是说，从电子计算机飞跃到量子计算机，整个人类启亩纳计算能力、处理大数据的能力，就将出现上千上万乃至上亿次的提升。在量子计算机面前，我们曾经引以为豪的传统电子计算机，就相当于以前的算盘，显得笨重又古老！

虽然比特币协议使用的是不对称的加密悄没货币，用相应的公钥验证私钥签署的交易，以确保比特币只能被合法所有人使用。使用当前可用计算机强制私钥与公钥保持一致不可行，但量子计算机却可以解决不对称加密货币的问题。

另外，比特币的规定是处理得更多的那个区块加入区块链，另一个区块则作废。举个例子，这就像于在一个账簿里有51个人说你在银行存了100块钱，而49个人说你存了50块钱，这种情况下，区块链算法少数服从多数，银行认为你存了100块钱是真，存了50块钱是假。所以一旦一位矿工拥有51%的算力，其他后续矿工将无法继续获得比特币。

Andersen Cheng，英国一家网络安全公司的联合创始人，他表示在量子计算机投入使用的那一天，比特币就会终结。你觉得呢？

什么是量子计算？

量子计算是一种基于量子物理学的计算形式。经典计算机依靠位（零或一）进行计算，而量子计算机使用利用量子力学以“叠加”形式存在的量子位（量子位）：零和一的组合，每个都有一定的概率。例如，一个量子位可能有 80% 的几率为零，20% 的几率为零。或者 60% 的机会为零，40% 的机会成为 1。等等。

1.80 年代，物理学家保罗·贝尼奥夫 (Paul Benioff) 首次提出了量子计算的概念。不久之后，理论物理学家理查德·费曼和数学家尤里·曼宁率先提出量子计算机可以解决经典计算机无法解决的问题。事实上，在 1990 年代，数学家 Peter Shor 开发了一种算法，量子计算机可以用它来破解公钥密码学：“ Shor 算法”——如果量子计算机变得足够强大的话。

2019 年 10 月，经过数十年的研究，谷歌正式宣称已达到“量子霸权”。这实质上意味着量子计算机解决了经典计算机无法解决的问题。或者，更具体地说，它在 200 秒内解决了一个问题，即使是最强大的经典超级计算机也需要 10,000 年才能解决。

虽然这是一个重大突破，但量子计算机似乎离运行 Shor 的算法还有很长的路要走。一方面，目前的量子计算机还不够强大，而且不清楚扩大这项技术的难易程度。此外，要真正发挥作用，量子计算机依赖于一种称为“纠错”的技术解决方案，这仍然是一个挑战。

预测这项技术的未来发展很困难，但可以运行 Shor 算法的量子计算机可能需要数年甚至数十年的时间——也许它们根本不可能实现。

如果量子计算机能够运行 Shor 算法并破解公钥密码学，那么比特币确实可能会受到攻击。具体来说，一些硬币可能会被盗。

然而，有些人认为盗窃会受到一定程度的限制。虽然所有硬币都由公钥加密（目前是 ECDSA 算法）保护，但大多数硬币也由 SHA256 散列算法保护。只有当这两种算法都被破解时，所有硬币才能彻底被盗，但目前看来 SHA256（或任何其他哈希算法）似乎无法被量子计算机破解。

也就是说，大量的硬币只能通过公钥密码术来保护。目前的估计表明，如果公钥密码体制被破解，大约 500 万比特币将被盗。以下是比特币可能面临风险的一些情况：

事实上，即使比特币同时受到公钥和哈希的保护，在“量子世界”中安全地使用这种比特币也可能是一个挑战。当用户尝试花费他们的比特币并通过比特币网络传输交易时，攻击者将有机会尝试窃取资金。此时，攻击者可以在交易确认之前尝试破解公钥加密，然后将比特币重新发送到他自己的地址之一。

我只想说，如果量子计算机突然变得比任何人预期的都要强大，比特币就会有问题。

需要注意的是，如果可以运行肖尔算法的量子计算机突然出现，比特币不太可能成为第一个或主要的目标。公钥加密可以保护世界上几乎所有其他数字信息，包括军事情报、银行数据和其他现有金融基础设施、通信网络等。

是的，比特币协议可以升级为抗量子。

简而言之，比特币的签名算法尺搭困将不得不被量子抗性签名算法所取代。由于隔离见证的激活，比特币的签名算法可以通过向后兼容的软分叉升级相对容易地被替换。（当前的 ECDSA 签名算法可能会在不久的将来通过软分叉被 Schnorr 签名算法部分取代。）

升级后，用户应该将他们的比特币迁移到新地址，以便受到抗量子签名算法的保护。在量子计算机可以运行 Shor 算法之前，没有及时迁移的用户将面临比特币以某种方式被盗的风险。

如果比特币没有及时转移到安全地址，比特币协议也可能会升级以阻止比特币被消费。这种措施意味着原始所有者也会丢失比特币——但是，当然，无论如何，他们很可能会将比特币丢失给攻击者。（有人建议，这些比特币可能会被其合法所有者通过零知识证明密码术解锁——但这仍陵念然是非常投机的。）

鉴于量子计算的当前发展状况，预计比特币将有足够的提枝帆前警告，表明需要进行升级。专家认为，我们还没有接近那个时间点。

量子计算机或许能够比传统计算机更快地挖掘比特币。然而，因为比特币挖掘是基于散列（而不是公钥密码学），所以它可能不会被破坏到任何有意义的程度。

相反，量子计算的出现可能会导致一场新的军备竞赛，以建立最快的采矿硬件，直到找到新的平衡点。当 GPU 取代 CPU 和 ASIC 取代 GPU 时，比特币挖矿格局已经发生了类似的演变。

谷歌实现量子霸权，比特币网络要被攻破了吗？

北京时间10月23日晚，“自然”杂志150周年纪念版发表了一篇论文，声称谷歌已经成功地实现了“量子霸权”。这一在量子领域被评为“你好世界”的事件立即占据了主流媒体的头版，论文对“200秒内量子计算=地球上最强大的超级计算机一万年”的描述成为整个互联网的热门话题。

但随着社会各界对“研究是否标志着量子计算走向实际应用”和“将迎来下一波科技浪潮”走向不同方向，有关钱币环的讨论更加关注谷歌在突破、“量子霸权”方向上的钱币乃至区块链在金融安全领域的威胁？事实上，量子威胁，如量子计算机，颠覆所有当前的密码学和破坏密码货币有着悠久的历史。

自从比特币诞生以来，人们就多次提到和讨论比特币。2017年，量子计算机强大的计算能力将在十年内破解比特币的安全性。面对大多数市场的担忧和疑虑，多年来许多领域都给出败塌迹了相关的解释。“量子霸权”的方法和对破解密码系统的恐惧并不是造币所独有的。

目前除以太方、量子链等加密货币项目侧重于量子电阻外，许多密码学和量子密码学专家在倡导尽快建立保障资金安全的问题上，据彭博科技记者威廉·图顿上月在Twitter上透露，国家安衫此全局目前一直在致力于相关察并技术的研究。因此，除非量子计算的威胁突然爆发，否则比特币仍有时间应对它的到来。“比特币是活的，共识在那里，货币在那里，如果不升级，它就不会因为算法或漏洞而消失。但是量子电阻问题还没有解决。随着量子计算机的不断发展和更多量子比特芯片的到来，这将仍然是悬在密码货币头上的达摩克利斯之剑。”

比特币价值将归零？谷歌计划2029年前量子计算商用化

（思进注： 1994年，数学家Peter Shor公布了一种量子算法，该算法可以打破最常见的非对称密码算法的安全性假设。这意味着拥有足够大量子计算机的任何人，都可以使用此算法通过公钥反算出私钥，从而伪造任何数字签名。这是否意味着比特币将会被量子计算机crack down…姿掘… 事实上，中心化的密钥体系PKI，确实会有这个风险，因为大多数应用是CA+10的6次方。海量反编译，是可以推算出中心密码本的！也就是说，伪造PKI数字签名是有可能的， 拭目以待吧……再转发下文，和大家分享……）

谷歌计划2029年前量子计算商用化，比特币价值将归零？

作者 | 新浪 财经

来源 | 华尔街见闻

量子计算何以对比特币构成威胁？

在解释这个问题前，需要先了解以下几个知识点。

经典计算机采用二进制，用0和1构建了底层代码的一切。量子核册耐计算机可以同时储存和表示0和1叠加态。比特币挖矿基于计算一种名为SHA-256的哈希函数（一种函数算法，把任意一个字符串输入SHA-256函数，都会输出一个256位的二进制数）的正确值。每一个比特币用户在注册的时候，系统都会生成一个随机数，再对这个随机改春数进行SHA256再进行hash160，产生一个叫做私钥的字符串。作为数字签名。私钥可以对一串字符进行加密。而公钥可以把私钥加密之后的数据进行和解密。加密和解密的钥匙不一样的这种加密方式，称之为非对称加密。通过公钥反算不出私钥。如果私钥遗失，那么拥有者的比特币就无法取出。

基于上述原因，由于SHA-256的正确值十分难计算，数量有限的比特币才会变得极为稀缺和珍贵。同时由于经典计算机无法通过公钥反算出私钥，私人拥有的比特币才无法被他人获得。

但在1994年，数学家Peter Shor公布了一种量子算法，该算法可以打破最常见的非对称密码算法的安全性假设。这意味着拥有足够大量子计算机的任何人，都可以使用此算法通过公钥反算出私钥，从而伪造任何数字签名。

故而，在量子计算面前，比特币的挖矿将变得轻而易举，通过公钥也能反算出私钥。这令比特币变得不再稀缺，也不再安全。

同时意味着比特币的共识将产生崩塌，比特币的价值也将趋零。

关于量子力学，广为人知的还有光的波粒二象性、观测者效应，和一个著名的思想试验——薛定谔的猫。

量子世界是如此不合常理，以至于它曾令说出“上帝不会掷骰子“爱因斯坦，都感到困惑不解。

无论如何，量子计算机的出现，对经典计算机形成了巨大挑战。而随着量子计算研究进程的递进，比特币的破解，或许在2029年前就将成为可能。

谷歌的量子计算进程如何？

早在2019年，谷歌发表在《自然》杂志上的论文称，其开发的54比特（其中53个量子比特可用）超导量子芯片“Sycamore”，对53比特、20深度的电路采样一百万次仅需200秒，最强的经典超级计算机Summit要得到类似的结果，则需要一万年。基于这一突破，谷歌宣称实现了“量子霸权“。

而近日在 Google I/O 大会上，领导谷歌 Quantum AI（量子 人工智能）团队的的科学家Hartmut Neven表示，谷歌计划在2029年前建造数十亿美元的量子计算机并将其正式商用。

谷歌的目标是建造有着100万个量子比特的计算机。不过，谷歌同时表示，首先需要减少量子比特产生的错误，然后才能考虑将1000个量子比特一起构建为一个逻辑量子比特。这将为“量子晶体管”打下基础，“量子晶体管”是未来量子计算机的基础。目前谷歌的量子计算机只有不到100个量子比特。但要知道，互联网诞生至今不过52年，第一台通用计算机诞生至今不过75年．

谷歌目前正在加利福尼亚州扩建一个新园区，用以专注于量子计算方面的研究工作，扩建工程将于2020年底正式完工。

在量子计算领域大举投资和押注的公司，除了谷歌，还有IBM、D-Wave Systems、霍尼韦尔（Honeywell）。

IBM Research总监Dario Gil曾表示，2023年将是量子计算大面积使用的转折点，届时将能通过软件实时查看和更新量子计算的状态，而不再是通过以往的硬件调整。

高德纳咨询公司 （Gartner）副总裁Chirag Dekate表示，过去五年中，量子计算的创新速度超过了此前的30年，他还预计到2025年，将有近40%的大公司制定量子计算计划。

关于对抗量子计算，目前已出现量子密码学的相关研究。一个名为The Open Quantum Safe （OQS）的开源项目已于2016年启动，目标为开发抗量子的密码形式。

你知道什么是量子计算机吗？什么是量子霸权？

你知道什么是量子计算机吗？什么是量子霸权？

一、什么是量子计算机？

量子计算机顾名思义，它就是一种计算机，但是是基于量子理论而研发出来的一种计算机，这种量子计算机一般可以同时处在多个状态之下，因为我们普通的计算机一般都是二进制的量子计算机，它可以在多个状态之下被使用，所以比我们普通的计算机应用的范围更加广泛一点，量子计算机在经过了多年的研究之后，于2019年的时候推出了世界上第一台计算机系统，这是一台商用的量子计算机。

二、量子计算机有什么用？

量子计算机的应用范围一般都是为网络安全所服务的，而且比我们普通的计算机更加的智能化，能够处理非常复杂的数据，包括一些计算机所不能够应用的范围之内，量子计算机都可以被广泛的应用，已经涵盖了我们生活当中的医药人工智能或者金融等等的领域，都可以使用到量子计算机，虽然现在量子计算机还在进一步的研发完善之中败郑芦，可是相信在不久的将来，这种计算机将会被迅速的推广起来，因为他比我们普通的计算机的智能化更加的高级，而且应用范围也更加的广泛。

三、生活当中可以用到量子计算机吗？

量子计算机其实直到现在还没有出现真正意义上的可以在生活当中使用的计算机模型，因为一切都还在研发之中，而察带且还在不断的完善，再加上量子计算机现在在全世界各地有非常多丛颂的方案，但是想要付诸实际的话还是需要花费一定的时间和精力的，如果一旦量子计算机被研发成功，真正的应用到我们的生活当中的话，对我们人类的发展作用非常的重大，因为它能够解决很多普通计算机所不能够解决的问题，就像我们普通计算机的发展历程一样，都是从最开始的比较笨重，系统比较繁琐，直到现在演变成了超薄笔记本的，要是这都需要一个过程，所以相信量子计算机在被研发支出来之后，我们普通人的生活当中也是可以用到的，因为他能够给我们带来非常好的计算体验，完成普通计算机所不能完成的工作，我们的工作和生活也将会因此受到非常大的便利。

强大的量子计算机可以破解加密并解决经典计算机无法解决的问题

强大的量子计算机可以破解加密并解决经典机器无法解决的问题。虽然目前还没有人成功制造出这样的设备，但最近我们看到了进步的步伐——那么，会是新的一年吗？目前，注意力集中在一个被称为量子霸权的重要里程碑上：在合理的时间范围内，量子计算机能够完成经典计算机无法完成的计算。

谷乎衡歌在2019年首次使用具有 54 个量子位（常规计算位的量子等价物）的设备来执行称为随机抽样计算的基本上无用的计算，从而实现了这一目标。2021 年，中国科学技术大学的一个团队使用 56 个量子比特解决了一个更复杂的采样问题，后来又用 60 个量子比特将其推得更远。

但IBM 的Bob Sutor表示，这种跨越式 游戏 是一项尚未产生真正影响的学术成就。只有当量子计算机明显优于经典计算机并且能够解决不同问题时，才能实现真正的霸权，而不是目前用作基准的随机抽样计算。

他说，IBM 正在努力实现“量子商业优势”——在这一点上，量子计算机可以比传统计算机更快地为研究人员或公司解决真正有用的问题。Sutor说，这还没有到来，也不会在新的一年到来，但可以预期在十年内。

量子软件公司Classiq的联合创始人Nir Minerbi则更为乐观。他认为，新的一年将在一个有用的问题中展示量子霸权。

还记得第一辆电动 汽车 问世的时候吗？它们对于开车去杂货店很有用，但也许不适合开车300公里送孩子上大学。就像电动 汽车 一样，量子计算机会随着时间的推移变得越来越好，使其在更广泛的应用中发挥作用。

解决实际问题存在许多障碍。首先是设备需要数千个量子比特才能做到这一点，而且这些量子比特也必须比现有的更稳定和可靠。研究人员很可能需要将它们分组在一起，以作为单个“逻辑量子比特”工作。这有助于提高保真度，但会削弱规模的改进：数千个逻辑量子位可能需要数百万个物理量子位。

随着时间的推移，量子计算机会变得更好，在一系列应用中变得有用

研究人员还致力于量子纠错，以在出现故障时对其进行修复。谷歌在2021年7月宣布，其Sycamore处理器能够检伏巧测并修复其超导量子比特中的错误，但执行此操作所需的额外硬件引入的错误多于修复的错误。马里兰州联合量子研究所的研究人员后来设法用他们捕获的离子量子比特通过了这个关键的收支平衡阈值。

即便如此，现在还为时过早。如果通用量子计算机在新的一年解决了一个有用的问题，那将是“相当令人震惊的”。在任意时间内保护单个编码的量子位，更不用说对数千或数百万个编码的量子位进行计算了。

量子计算机需要多大才能破解比特币加密或模拟分子？

预计量子计算机将具有颠覆性，并可能影响许多行业领域。因此，英国和荷兰的研究人员决定 探索 两个截然不同的量子问题：破解比特币（一种数字货币）的加密以及模拟负责生物固氮的分子。研究人员描述了他们创建的一种工具，用于确定解决此类问题需要多大的量子计算机以及需要多长时间。

这一领域的大部分现有工作都集中在特定的硬件平台、超导设备上，就像 IBM 和谷歌正在努力开发的那样。不同的硬件平台在关键硬件规格上会有很大差异，例如运算速率和对量子比特（量子比特）的控制质量。许多最有前途的量子优势用例将需要纠错量子计算机。纠错可以通过补偿量子计算机内部的固有错误来运行更长的算法，但它是以更多物理量子比特为代价的。从空气中提取氮来制造用于肥料的氨是非常耗能的，改进这一过程可能会影响世界粮食短缺和气候危机。相关分子的模拟目前甚至超出了世界上最快的超级计算机的能力，但应该在下一代量子计算机的范围内。

我们的工具根据关键硬件规格自动计算纠错开销。为了让量子算法运行得更快，我们可以通过添加更多物理量子位来并行执行更多操作。我们根据需要引入额外的量子位以达到所需的运行时间，这严重依赖于物理硬件级别岁厅做的操作速率。大多数量子计算硬件平台都是有限的，因为只有彼此相邻的量子位才能直接交互。在其他平台中，例如一些捕获离子的设计，量子位不在固定位置，而是可以物理移动——这意味着每个量子位可以直接与大量其他量子位相互作用。

我们 探索 了如何最好地利用这种连接遥远量子位的能力，目的是用更少的量子位在更短的时间内解决问题。我们必须继续调整纠错策略以利用底层硬件的优势，这可能使我们能够使用比以前假设的更小的量子计算机来解决影响深远的问题。

量子计算机在破解许多加密技术方面比经典计算机更强大。世界上大多数安全通信设备都使用 RSA 加密。RSA 加密和比特币使用的一种（椭圆曲线数字签名算法）有一天会容易受到量子计算攻击，但今天，即使是最大的超级计算机也永远不会构成严重威胁。研究人员估计，一台量子计算机需要的大小才能在它实际上会构成威胁的一小段时间内破解比特币网络的加密——在它宣布和集成到区块链之间。交易支付的费用越高，这个窗口就越短，但可能从几分钟到几小时不等。

当今最先进的量子计算机只有50-100个量子比特。“我们估计需要30[百万] 到3亿物理量子比特，这表明比特币目前应该被认为是安全的，不会受到量子攻击，但这种尺寸的设备通常被认为是可以实现的，未来的进步可能会进一步降低要求。比特币网络可以对量子安全加密技术执行‘硬分叉’，但这可能会由于内存需求增加而导致网络扩展问题。

研究人员强调了量子算法和纠错协议的改进速度。四年前，我们估计捕获离子设备需要 10 亿个物理量子比特才能破解 RSA 加密，这需要一个面积为 100 x 100 平方米的设备。现在，随着全面改进，这可能会显着减少到仅仅 2.5 x 2.5 平方米的面积。大规模纠错量子计算机应该能够解决经典计算机无法解决的重要问题。模拟分子可应用于能源效率、电池、改进的催化剂、新材料和新药的开发。进一步的应用程序全面存在——包括金融、大数据分析、飞机设计的流体流动和物流优化。

什么是量子启示录？

想象一个加密的秘密文件突然被破解的世界——这就是所谓的“量子启示录”。简而言之，量子计算机的工作方式与上个世纪开发的计算机完全不同。从理论上讲，它们最终可能会比今天的机器快很多很多倍。这意味着面对一个极其复杂和耗时的问题——比如试图解密数据——其中有数十亿的多个排列，如果有的话，一台普通的计算机需要很多年才能破解这些加密。但理论上，未来的量子计算机可以在几秒钟内完成这项工作。这样的计算机可以为人类解决各种问题。英国政府正在牛津郡哈威尔投资国家量子计算中心，希望彻底改变该领域的研究。

一种用于量子计算的新语言

Twist是麻省理工学院开发的一种编程语言，可以描述和验证哪些数据被纠缠在一起，以防止量子程序中的错误。时间结晶、微波炉、钻石，这三个不同的东西有什么共同点？量子计算。与使用比特的传统计算机不同，量子计算机使用量子比特将信息编码为0或1，或两者同时编码。再加上来自量子物理学的各种力量，这些冰箱大小的机器可以处理大量信息——但它们远非完美无缺。就像我们的普通计算机一样，我们需要有正确的编程语言才能在量子计算机上正确计算。

对量子计算机进行编程需要了解一种叫做“纠缠”的东西，这是一种用于各种量子比特的计算机，它可以转化为强大的能量。当两个量子位纠缠在一起时，一个量子位上的动作可以改变另一个量子位的值，即使它们在物理上是分开的，这引起了爱因斯坦对“远距离幽灵动作”的描述。但这种效力同样是弱点的来源。在编程时，丢弃一个量子位而不注意它与另一个量子位的纠缠会破坏另一个量子位中存储的数据，从而危及程序的正确性。

麻省理工学院计算机科学与人工智能 (CSAIL) 科学家旨在通过创建自己的量子计算编程语言 Twist 来解开谜团。Twist 可以通过经典程序员可以理解的语言来描述和验证量子程序中纠缠了哪些数据。该语言使用一个称为纯度的概念，它强制不存在纠缠并产生更直观的程序，理想情况下错误更少。例如，程序员可以使用 Twist 表示程序作为垃圾生成的临时数据不会与程序的答案纠缠在一起，从而可以安全地丢弃。

虽然新兴领域可能会让人感觉有点浮华和未来感，但脑海中浮现出巨大的金属机器的图像，但量子计算机具有在经典无法解决的任务中实现计算突破的潜力，例如密码学和通信协议、搜索以及计算物理和化学。计算科学的主要挑战之一是处理问题的复杂性和所需的计算量。经典的数字计算机需要非常大的指数位数才能处理这样的模拟，而量子计算机可能会使用非常少量的量子位来做到这一点——如果那里有正确的程序。 “我们的语言 Twist 允许开发人员通过明确说明何时不得与另一个量子位纠缠来编写更安全的量子程序，”麻省理工学院电气工程和计算机科学博士生、有关 Twist的新论文的主要作者 Charles Yuan 说. “因为理解量子程序需要理解纠缠，我们希望 Twist 为开发语言铺平道路，让程序员更容易应对量子计算的独特挑战。”

解开量子纠缠

想象一个木箱，它的一侧伸出一千根电缆。您可以将任何电缆从包装盒中拉出，也可以将其完全推入。

在你这样做一段时间后，电缆会形成一个位模式——零和一——取决于它们是在里面还是在外面。这个盒子代表了经典计算机的内存。该计算机的程序是关于何时以及如何拉电缆的一系列指令。

现在想象第二个外观相同的盒子。这一次，你拉一根电缆，看到它出现时，其他几根电缆被拉回了里面。显然，在盒子内部，这些电缆不知何故相互缠绕。

第二个框是量子计算机的类比，理解量子程序的含义需要理解其数据中存在的纠缠。但是检测纠缠并不简单。你看不到木箱，所以你能做的最好的就是尝试拉动电缆并仔细推理哪些是纠缠的。同样，今天的量子程序员不得不用手推理纠缠。这就是 Twist 的设计有助于按摩其中一些交错的部分。

科学家们设计的Twist具有足够的表现力，可以为著名的量子算法编写程序并识别其实现中的错误。为了评估Twist的设计，他们对程序进行了修改，以引入某种对于人类程序员来说相对不易察觉的错误，并表明Twist可以自动识别错误并拒绝程序。

他们还测量了程序在运行时方面的实际执行情况，与现有的量子编程技术相比，它的开销不到4%。

对于那些担心量子在破解加密系统方面的“肮脏”名声的人来说，Yuan 表示，目前还不清楚量子计算机在实践中能够在多大程度上实现其性能承诺。“在后量子密码学方面正在进行大量研究，这些研究之所以存在，是因为即使是量子计算也不是万能的。到目前为止，有一组非常具体的应用程序，人们在这些应用程序中开发了量子计算机可以超越经典计算机的算法和技术。”

重要的下一步是使用Twist创建更高级别的量子编程语言。今天的大多数量子编程语言仍然类似于汇编语言，将低级操作串在一起，没有注意数据类型和函数等东西，以及经典软件工程中的典型内容。

量子计算机容易出错且难以编程。通过引入和推理程序代码的“纯度”，Twist 通过保证一段纯代码中的量子位不会被不在该代码中的位更改，朝着简化量子编程迈出了一大步。 这项工作得到了麻省理工学院-IBM 沃森人工智能实验室、国家科学基金会和海军研究办公室的部分支持。

【注释. 量子计算机】

量子计算机是一种直接利用量子力学现象（如叠加和纠缠）对数据进行运算的计算设备。量子计算背后的基本原理是量子属性可以用来表示数据并对这些数据执行操作。

尽管量子计算仍处于起步阶段，但已经进行了一些实验，在这些实验中，量子计算操作是在非常少量的量子比特（量子二进制数字）上执行的。实践和理论研究都在继续进行，许多国家政府和军事资助机构支持量子计算研究，以开发用于民用和国家安全目的的量子计算机，例如密码分析。

如果可以建造大规模的量子计算机，它们将能够比我们目前的任何经典计算机（例如 Shor 算法）更快地解决某些问题。量子计算机不同于DNA计算机和基于晶体管的传统计算机等其他计算机。一些计算架构（例如光学计算机）可能会使用经典的电磁波叠加。如果没有一些特定的量子力学资源，例如纠缠，推测不可能超过经典计算机的指数优势。

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