比特幣雜誌
量子問題：你永遠不知道未來
十多年來，人們一直在爭論量子計算機是否對比特幣網絡構成現實威脅。 13 年前，當我自己第一次發現比特幣時，這是一個嚴肅的話題。
自從很久以前我只是一個笨手笨腳的白痴試圖弄清楚這裡發生了甚麼以來，無論是在理論還是在現實世界的工程方面都取得了相當大的進展。
自那時起，我們已經實現了兩個重要的里程碑，這對在未來十年左右的某個時間實際生產出可行的量子計算機的可能性產生了重大影響。這本質上並不意味著它將達到無處不在的地步，甚至對於那些擁有大量資本的人來說也並不意味著相對容易獲得。
但很可能在不久的將來將生產出許多可行的機器。
糾錯改進
第一個重大改進是糾錯。為瞭解決處理這種微小規模事物的固有噪聲，要獲得在實踐中計算有用的邏輯量子位，需要使用多個冗余物理量子位。
現有的最先進的方法是表面編碼，一種將多個物理量子位捆綁在網格中並使用其中一些作為檢查量子位的方法，定期「檢查」其鄰居，以確保疊加中沒有發生內部錯誤（不會破壞疊加）。每個網格的空白空間都需要用檢查量子位填充。
這種檢查量子位的要求會產生額外的開銷，每個邏輯量子位總共可以接近 1,000 個物理量子位，並且在規模上會變得很糟糕，因為檢查量子位只能檢查緊鄰它們的量子位。因此，每組量子位都需要有等距的棋子。
量子低密度奇偶校驗 (qLDPC) 代碼消除了這一瓶頸，允許檢查量子位在設備上遠距離檢查其他量子位（通過交織的跡線跨芯片部分進行通信，或者通過像中性原子設計那樣物理移動原子）。這使得生成可靠的邏輯量子位所需的物理量子位數量減少了 10 倍。
這可不是甚麼值得輕視的事情。雖然它可能不是一台功能齊全的機器，在提高效率方面取得了進展，但工程過程中材料效率的提高是生產功能齊全的量子計算機的基礎。
證明基礎知識的進展
第二個問題與一個更基本的問題有關，即添加更多的物理量子位會導致系統中整體噪聲的減少而不是增加。在這一點上，這實際上仍然是理論，你必須記住，直到今天，還沒有一台功能齊全的量子計算機能夠端到端地執行經典計算機無法完成的計算。
谷歌使用他們的 Sycamore（以及後來的 Willow）芯片進行了一項實驗，以實驗驗證添加更多物理量子位的效果。需要明確的是，這並不是執行計算的演示，而只是將信息存儲在內存中而不衰減的演示。
他們通過使用由 17 個物理量子位、49 個物理量子位和 101 個物理量子位組成的邏輯量子位，證明邏輯錯誤率、數據損壞頻率隨著物理量子位計數的增加而降低。該測試通過了一個關鍵閾值，其中由獨立物理量子位創建的邏輯量子位比其組成的任何單個物理量子位保持相干性的時間更長。
再說一遍，這並不是跳轉到功能齊全的量子計算機，執行經典機器無法執行的計算，而是物質進步證明瞭量子計算機的基本假設之一。
人工智能
這些也不是我們在這個問題領域找到更好解決方案的唯一問題。人工智能已成為這些系統的重要組成部分。它被用於從量子計算機讀取和解碼信息的實際過程中，這是實際大規模使用它的一個大瓶頸。
人工智能還被用於開發針對這些類型的機器進行優化的新量子算法，並且考慮到最近大量的人工智能有助於解決（甚至反駁現有的猜想）數學領域的重大問題，考慮人工智能帶來重大突破的可能性並不是那麼瘋狂的飛躍。
它們在實際設計使用不同架構構建的實際物理量子電路時具有相同的用途。實際上，這是一個非常複雜的問題，找到在物理空間中佈置量子門的最佳方法，以最大限度地減少量子級別的噪聲，而不會產生太多的空白空間，從而引入延遲、效率低下和其他需要解決的問題。
這一因素很可能會加速解決必要的基本問題的進展。
展望未來
最終，在我看來，這歸結為一個問題：在計算和量子信息的主動操縱方面，添加更多物理量子位可以減少噪聲的假設實際上是否成立。
如果這個假設確實成立，並且在不久的將來不會被實驗證明，那麼我認為在未來十年內生產出可行的量子計算機是一個非常現實的案例。
人們投入了大量的資源來解決這個問題，在解決問題的各個部分方面取得了重大（但不是壓倒性的）進展，如果從根本上有一種方法可以做某事，那麼人類通常會找到它。
我並不是說現在是恐慌的時候，但不要低估這種可能性。
這篇文章出現在比特幣雜誌最新印刷版《量子問題》中。我們在此分享它，作為對整期探討的想法的初步瞭解。