IBM’s Quantum ‘Cat’ Roars: Đột Phá 120-Qubit Đưa Rủi Ro Mã Hóa Bitcoin Gần Hơn

Tóm tắt

• Các nhà nghiên cứu IBM đã liên kết 120 qubit, thiết lập một tiêu chuẩn mới cho điện toán lượng tử.
• Trạng thái “mèo” GHZ đạt độ trung thực 0.56, chứng minh sự ràng buộc đa qubit hoàn toàn.
• Kết quả xác nhận Ước lượng Fidelity Trực tiếp, cung cấp xác minh lượng tử có khả năng mở rộng.

Trung tâm Nghệ thuật, Thời trang và Giải trí của Decrypt.

Khám phá SCENE

Đột phá lượng tử mới nhất của IBM đã đưa thế giới tiền điện tử gần hơn một chút đến kịch bản ác mộng của nó—một máy tính có khả năng phá vỡ mã hóa của Bitcoin.

Trong một báo cáo được công bố vào đầu tháng này, các nhà nghiên cứu tại IBM đã báo cáo việc tạo ra một trạng thái lượng tử rối 120-qubit —là loại trạng thái có ý nghĩa và ổn định nhất cho đến nay.

Thí nghiệm, được mô tả trong một bài báo có tiêu đề “Những con mèo lớn: Sự rối rắm trong 120 Qubit và hơn thế nữa,” chứng minh sự rối rắm đa phần thật sự trên tất cả các qubit—một bước quan trọng hướng tới máy tính lượng tử chịu lỗi, có thể một ngày nào đó chạy các thuật toán đủ mạnh để phá vỡ mật mã hiện đại.

“Chúng tôi tìm cách tạo ra một trạng thái tài nguyên rối lớn trên một máy tính lượng tử bằng cách sử dụng một mạch mà tiếng ồn được giảm thiểu,” các nhà nghiên cứu viết. “Chúng tôi sử dụng các kỹ thuật từ lý thuyết đồ thị, nhóm ổn định và giải mạch để đạt được mục tiêu này.”

Báo cáo đến trong bối cảnh những tiến bộ nhanh chóng và sự cạnh tranh ngày càng tăng giữa các công ty công nghệ lớn để phát triển máy tính lượng tử thực tiễn. Đột phá của IBM vượt qua Google Quantum AI, khi chip Willow 105-qubit của họ vào tuần trước đã chạy một thuật toán vật lý nhanh hơn bất kỳ máy tính cổ điển nào có thể mô phỏng.

Xây dựng một con mèo lớn hơn

Trong nghiên cứu, nhóm IBM đã sử dụng một loại trạng thái lượng tử được biết đến với tên gọi Greenberger–Horne–Zeilinger, thường được gọi là “trạng thái mèo” theo thí nghiệm tư tưởng nổi tiếng của Schrödinger.

Một trạng thái GHZ là một hệ thống trong đó mỗi qubit tồn tại trong một trạng thái chồng chéo của việc tất cả đều là không và tất cả đều là một cùng một lúc. Nếu một qubit thay đổi, tất cả đều thay đổi - điều này là không thể trong vật lý cổ điển.

“Ngoài tính hữu dụng thực tiễn, các trạng thái GHZ đã được sử dụng lịch sử như một tiêu chuẩn trong nhiều nền tảng lượng tử như ion, siêu dẫn, nguyên tử trung hòa và photon,” họ viết. “Điều này phát sinh từ thực tế rằng những trạng thái này cực kỳ nhạy cảm với các sai sót trong thí nghiệm—thực tế, chúng có thể được sử dụng để đạt được cảm biến lượng tử ở giới hạn Heisenberg,” họ nói, đề cập đến giới hạn cuối cùng về độ chính xác mà một thứ có thể được đo trong vật lý lượng tử.

Để đạt được 120 qubit, các nhà nghiên cứu của IBM đã sử dụng các mạch siêu dẫn và một trình biên dịch thích ứng để ánh xạ các hoạt động vào các vùng ít tiếng ồn nhất của con chip.

Họ cũng sử dụng một quy trình gọi là tạm thời không tính toán, tạm thời tách rời các qubit đã hoàn thành vai trò của chúng, cho phép chúng nghỉ ngơi trong trạng thái ổn định trước khi được kết nối lại sau.

Nó thực sự “Quantum” đến mức nào?

Chất lượng của kết quả được đo bằng độ trung thực, một thước đo mức độ gần gũi của trạng thái được sản xuất với trạng thái toán học lý tưởng.

Một độ trung thành 1.0 có nghĩa là kiểm soát hoàn hảo; 0.5 là ngưỡng xác nhận sự rối lượng tử hoàn toàn. Trạng thái GHZ 120-qubit của IBM ghi được 0.56, đủ để chứng minh rằng mỗi qubit vẫn là một phần của một hệ thống duy nhất, đồng nhất.

Việc xác minh trực tiếp những kết quả như vậy là không thể về mặt tính toán—kiểm tra tất cả các cấu hình của 120 qubit sẽ mất nhiều thời gian hơn cả tuổi thọ của vũ trụ.

Thay vào đó, IBM đã dựa vào hai phương pháp thống kê rút gọn: các bài kiểm tra dao động parity, theo dõi các mẫu can thiệp tập thể, và Ước lượng độ trung thực trực tiếp, ngẫu nhiên lấy mẫu một tập con các thuộc tính có thể đo được của trạng thái được gọi là stabilizers.

Mỗi bộ ổn định hoạt động như một thiết bị chẩn đoán, xác nhận xem các cặp qubit có giữ được đồng bộ hay không.

Tại Sao Nó Quan Trọng Đối Với Bitcoin

Mặc dù vẫn còn xa mới tạo ra mối đe dọa thực sự về mật mã, bước đột phá của IBM đưa các thí nghiệm tiến gần hơn đến việc đe dọa 6,6 triệu BTC—trị giá khoảng 767,28 tỷ USD—mà nhóm nghiên cứu máy tính lượng tử Project 11 đã cảnh báo là dễ bị tấn công lượng tử.

Những đồng tiền có nguy cơ này bao gồm những đồng được sở hữu bởi người sáng lập Bitcoin, Satoshi Nakamoto.

“Đây là một trong những tranh cãi lớn nhất của Bitcoin: phải làm gì với những đồng coin của Satoshi. Bạn không thể di chuyển chúng, và Satoshi có lẽ đã biến mất,” người sáng lập Project 11, Alex Pruden, nói với Decrypt. “Vậy điều gì sẽ xảy ra với Bitcoin đó? Nó chiếm một phần đáng kể của nguồn cung. Bạn sẽ thiêu hủy nó, phân phối lại nó, hay để một máy tính lượng tử lấy được nó? Đó là những lựa chọn duy nhất.”

Khi một địa chỉ Bitcoin tiết lộ khóa công khai của nó, một máy tính lượng tử đủ mạnh có thể, lý thuyết mà nói, tái tạo khóa đó và chiếm đoạt số tiền trước khi có xác nhận. Mặc dù hệ thống 120-qubit của IBM không có khả năng tự nó, nhưng nó thể hiện tiến bộ hướng tới quy mô đó.

Với IBM hướng tới các hệ thống chịu lỗi vào năm 2030—và Google cùng Quantinuum theo đuổi các mục tiêu tương tự—thời gian cho một mối đe dọa lượng tử đối với tài sản kỹ thuật số ngày càng trở nên hiện thực.