Google Quantum AI 在 Willow 处理器上实现量子态制备误差大幅降低
Google Quantum AI 在其 Willow 处理器上展示了一项重大进展：在制备专用量子态时，错误率降低了 40 倍。这项工程技术的进步，有望最终助力强大的量子计算机破解保护比特币钱包的加密算法。该实验结果于 10 月 15 日发表在《科学》杂志上，通过一种称为“魔法态培育”（magic state cultivation）的技术，实现了约 99.99% 的逻辑保真度。然而，仅有 8% 的制备尝试通过了研究人员的误差检查，Google 也承认，目前仍面临巨大的规模化挑战。
需要明确的是，这些发现针对的是容错量子计算中的一个关键瓶颈，而非直接演示了对比特币的攻击。同时，这也为 Google 2026 年 3 月发布的研究报告提供了实验支持，该报告估计，未来拥有少于 50 万个物理量子比特的机器有可能恢复加密货币的私钥。
Willow 究竟取得了什么成就？
量子计算机依赖于脆弱的物理量子比特，必须对其进行保护以抵御误差。研究人员将这些物理量子比特组合成经过纠错的逻辑量子比特，但某些高级操作还需要专门准备的资源，即所谓的“魔法态”。生成这些状态可能会消耗量子计算机的大量算力。Google 估计，传统方法可能将机器高达 95% 的资源用于魔法态的生产，从而留给实际计算的硬件资源相对较少。“魔法态培育”提供了一种替代方案：它首先制备一个初始不完美的状态，然后应用重复检查来识别误差并丢弃失败的尝试。幸存下来的状态随后可以支持复杂量子算法所需的操作。在 Willow 上，与未使用培育技术制备的状态相比，该过程将误差降低了约 40 倍。实验还展示了在不同量子纠错码之间传输培育后的状态。值得注意的是，99.99% 的保真度仅适用于被接受的状态。大约 92% 的制备尝试被拒绝，这意味着结果并未确立总计算成本降低了 40 倍。
投资者启示： Willow 验证了构建更大规模量子计算机的一项重要技术，但其商业意义取决于生产效率、吞吐量和硬件可扩展性。该实验并未确定具备密码破解能力的机器何时能够问世。
这一突破如何影响比特币的量子风险？
比特币依赖椭圆曲线密码学来验证交易签名。理论上，运行 Shor 算法的强大量子计算机可以从暴露的公钥中推导出私钥，从而使攻击者能够授权未经授权的转账。Google 3 月的研究估计，根据电路设计不同，大约 1,200 到 1,450 个逻辑量子比特可以使用 7,000 万到 9,000 万个 Toffoli 门执行底层计算。在特定的超导硬件假设下，研究人员估计，少于 50 万个物理量子比特即可在几分钟内执行此类计算。一项模拟攻击涉及在公钥可用之前进行预计算，这需要额外的约九分钟处理时间，以及每秒生成约 50 万个足够可靠的魔法态。新实验测试了该工程问题的重要部分。然而，Google 早期的资源估算已经包含了高效的魔法态生成，因此 Willow 的 40 倍误差改进不能简单地作为额外减少估计量子比特数的依据。如此前报道，Galaxy Digital 对量子风险的评估指出，实际威胁取决于计算能力和个人钱包公钥的暴露情况。
投资者启示： Google 的研究加强了为比特币安全基础设施做准备的技术依据，但目前没有任何公开演示的量子计算机能够执行所需的攻击。硬件扩展和持续的纠错计算仍是决定性的障碍。
为何较旧的比特币钱包特别脆弱？
量子暴露的风险因比特币地址格式而异。早期的 Pay-to-Public-Key 交易直接在区块链上公开公钥，而几种较新的格式则在资金支出前将其隐藏在哈希值之后。Taproot 输出也会暴露椭圆曲线公钥。已经暴露的密钥理论上可以在等待新交易之前就被瞄准。对于最初隐藏其密钥的钱包，暴露通常发生在支出时，这可能创造出一个更狭窄的攻击窗口。休眠资产引入了另一个复杂因素。未来的抗量子升级需要所有者迁移易受攻击的资金，但如果私钥已永久丢失，则无法通过普通的所有者授权交易移动这些硬币。Blockstream CEO Adam Back 曾讨论过后量子迁移如何影响休眠比特币及中本聪时代的持有量。任何冻结或限制未迁移硬币的建议，都会引发关于财产权利和比特币货币规则的棘手问题。
比特币投资者和托管机构接下来应关注什么？
比特币的后量子过渡仍然是一个未解决的工程和治理挑战。拟议的变更必须解决数字签名、交易大小、钱包兼容性以及对先前暴露密钥的处理等问题。Coinbase 最近概述了分阶段后量子迁移的建议，包括灵活的签名安排和机构托管要求。比特币改进提案 360 (BIP 360) 提供了一种可能的交易结构，但并未独立提供完整的后量子签名解决方案。防御性研究的投入也在增加。Galaxy Digital 承诺投入高达 500 万美元用于比特币量子准备度开发，支持在网络面临实际攻击可行性之前做好准备工作。对于 Google 而言，下一个工程里程碑包括提高培育产量、扩展魔法态生产并将可靠状态整合到更长的计算中。目前，这些都尚未确立针对比特币进行量子攻击的确切日期。
投资者启示： 比特币的长期安全前景越来越取决于量子硬件的进步相对于协议升级和钱包迁移的速度。对于机构托管方来说，识别暴露的公钥并开发兼容的后量子签名基础设施，是比依赖推测的量子计算截止日期更具可操作性的措施。
