Googles Kvantprocessor och Dess Betydelse
Googles senaste kvantprocessor har uppnått vad fysiker har strävat efter i årtionden: en verifierad hastighetsökning över världens bästa superdatorer. Detta ökar det förväntade hotet mot Bitcoin mer än någonsin.
Studie och Resultat
I en studie publicerad i Nature på onsdag körde företagets 105-qubit Willow-chip en fysikalisk algoritm snabbare än någon klassisk maskin kunde simulera – en första experimentellt bekräftad kvantfördel som uppnåtts med verklig hårdvara. De granskade resultaten är snäva men betydelsefulla. Det bekräftar att kvantprocessorer närmar sig den tillförlitlighet som behövs för praktisk användning – och med det, möjligheten att de en dag skulle kunna bryta krypteringen som skyddar Bitcoin och andra digitala tillgångar.
Även om detta hot fortfarande är avlägset, kommer varje verifierad framsteg i kvantprestanda att föra tidslinjen för ”kvanthotet” närmare för både kryptobyggare och investerare. Enligt rapporten körde Googles Quantum Echoes-algoritm cirka 13 000 gånger snabbare på Willow än vad klassiska simuleringar kunde uppnå, och slutförde en uppgift på lite mer än två timmar som skulle ta ungefär 3,2 år på Frontier – en av världens snabbaste offentligt benchmarkade superdatorer.
”Resultatet är verifierbart, vilket innebär att dess utfall kan upprepas av andra kvantdatorer eller bekräftas av experiment,” skrev Googles VD Sundar Pichai på X. ”Detta genombrott är ett betydande steg mot den första verkliga tillämpningen av kvantdatorer, och vi är glada att se vart det leder.”
Experiment och Teknik
Forskare testade Willow genom att köra en serie tidsåtervändande experiment och observera hur kvantinformation sprider sig och fokuserar om över chipets qubits. De drev först systemet framåt genom en uppsättning kvantoperationer, störde sedan en qubit med en kontrollerad signal och vände slutligen sekvensen för att upptäcka om informationen skulle ”ekoa” tillbaka. Det ekot visade sig som konstruktiv interferens, där kvantvågor förstärkte varandra istället för att ta ut varandra – ett tydligt tecken på kvantbeteende.
Willows supraledande transmon-qubits höll ut genom processen och visade median två-qubit gate-fel runt 0,0015 och koherenstider över 100 mikrosekunder. Dessa stabilitetsnivåer gjorde det möjligt för forskarna att köra 23 lager av kvantoperationer över 65 qubits, vilket pressade bortom vad klassiska modeller för närvarande kan reproducera.
Framtiden för Kvantdatorer
Avslöjad i december 2024 är Willow Googles senaste supraledande kvantprocessor, byggd för att demonstrera mer stabilt, verifierbart kvantbeteende än sina föregångare. Den följer 2019 års Sycamore-experiment, som visade att en kvantprocessor kunde överträffa klassiska superdatorer men inte kunde reproduceras på ett tillförlitligt sätt. Willow stänger den klyftan: dess förbättrade felkorrigering håller qubits koherenta längre, vilket möjliggör experiment som kan upprepas och verifieras inom samma enhet.
Google sa att deras nästa mål var att flytta kvantdatorer från kontrollerade demonstrationer till praktisk vetenskap, inklusive modellering av hur atomer och molekyler interagerar – simuleringar långt bortom klassiska datorers räckvidd. I ett uttalande beskrev Google arbetet som ett tidigt steg mot ett potentiellt verktyg för att kartlägga molekylära strukturer, designa nya läkemedel och utveckla avancerade material för batterier och kvantutrustning.
”Precis som teleskopet och mikroskopet öppnade upp nya, osedda världar, är detta experiment ett steg mot ett ’kvant-scope’ som kan mäta tidigare oobserverbara naturliga fenomen,” skrev de.
Kvantberäkningens Hot mot Kryptografi
För tillfället hotar Willows prestation inte kryptering. Men dess verifiering markerar stadig framsteg mot den typ av kvantmaskin som skulle kunna. Bitcoin och andra digitala system är beroende av elliptisk kurvkryptografi – matematiska funktioner som i praktiken är omöjliga för klassiska datorer att bakåtkompilera, men teoretiskt sårbara för en tillräckligt kraftfull kvantdator.
”Kvantberäkning har en rimlig sannolikhet – mer än fem procent – att vara en stor, till och med existentiell, långsiktig risk för Bitcoin och andra kryptovalutor,” sa Christopher Peikert, professor i datavetenskap och teknik vid University of Michigan, till Decrypt.
”Men det är inte en verklig risk under de kommande åren; kvantberäkningstekniken har fortfarande för långt kvar innan den kan hota modern kryptografi.” Peikert sa att Bitcoin inte är immun mot kvantattacker, även om hotet förblir avlägset. Övergången till post-kvant signaturer, tillade han, skulle också medföra avvägningar i storlek och prestanda.
Att simulera Willows kretsar med tensor-nätverksalgoritmer skulle ta mer än 10⁷ CPU-timmar på Frontier, världens snabbaste superdator. Den klyftan – två timmar av kvantberäkning mot flera år av klassisk simulering – står som det tydligaste experimentella beviset hittills på en enhetsnivå kvantfördel.
För kryptografer och utvecklare är det en påminnelse om att post-kvant säkerhet inte längre är ett avlägset problem – det är en klocka som redan har börjat ticka.
