谷歌Willow芯片实现“魔法态”误差大幅降低，但量子破译仍需漫长跨越
谷歌Quantum AI团队在周四发表于《科学》杂志的论文中宣布，其最新研发的Willow芯片成功将“魔法态”（magic states）的误差率降低了约40倍。尽管这一进展具有里程碑意义，但要使量子计算具备实际破解密码的能力，这些状态的精度仍需再提升约一百万倍。
魔法态培育：突破瓶颈的关键一步
谷歌表示，这种被称为“魔法态培育”（magic state cultivation）的方法，在Willow处理器上实现了99.99%的逻辑保真度。量子计算的可行性在很大程度上依赖于魔法态。虽然基本操作可以通过纠错技术处理，但魔法态类似于驱动超越经典计算能力的复杂运算所需的“燃料”。据谷歌估算，生产这些状态的过程可能消耗高达95%的计算资源，留给实际任务的空间微乎其微。
虽然误差降低40倍是一个显著的进步，但并未彻底消除瓶颈。谷歌指出，在投入实际应用之前，还需要在更大规模上验证培育技术的稳定性。2024年，Craig Gidney、Noah Shutty和Cody Jones在谷歌基于先前的理论构想，通过精细化改进设计了该方法。培育过程如同一个过滤器：带有噪声的状态进入芯片的受限区域，通过协调一致的测量来搜寻错误；失败的尝试被丢弃，成功的则被保留。
实验挑战与自我基准测试
研究科学家Emma Rosenfeld在实验中曾反复得到看似不可能的结果。经过数月的深入排查，团队最终发现，温度波动和设备漂移引起的实验室噪音扭曲了他们的基准测试结果。为了解决这一问题，团队赋予系统更多的控制权，并构思利用培育技术作为一种全新的自我基准测试手段。
此外，谷歌还展示了另一种关键技术：“嫁接”（grafting），即将净化后的状态从距离-3的颜色码转移到距离-5的表面码。这是两种不同的纠错结构方式。未来，机器可能需要结合这两种纠错方法，在不增加硬件负担的前提下保持可靠性。
RSA-2048破译：百万倍的差距
99.99%的保真度意味着每10,000次操作中约有1次错误。然而，论文指出，要破解RSA-2048密钥，需要误差率约为十亿分之一的魔法态，这意味着当前水平与目标之间存在一百万倍的差距。Craig Gidney在2025年的估算认为，使用不到一百万个有噪声的量子比特即可破解RSA-2048，而培育技术正是这一估算的重要组成部分。
比特币安全：现实与展望
根据谷歌Quantum AI的一项研究，破解比特币的256位椭圆曲线加密算法仅需不到50万个物理量子比特，这一数字比早期估算低了约80%。该研究估计，一台足够强大的机器可以在约九分钟内重新路由一笔实时交易，成功率约为41%。目前比特币价格徘徊在82,165美元附近。
据Coinbase和Project Eleven的估算，已在区块链上公开公钥的钱包中持有约700万枚比特币，约占比特币总供应量的三分之一，这部分资产随着比特币Taproot升级而膨胀。然而，Willow芯片仅拥有105个物理量子比特，距离攻击所需的数十万量级仍有巨大差距。
在应对策略方面，谷歌的后量子密码学时间表设定在2029年。目前，比特币社区仅有BIP 360一项关于量子安全地址的提案，尚无全面迁移的计划。
