量子计算现状 | 量子比特币峰会

视频 AI 总结： 这段视频由量子软件公司 Blocq 的 CEO 兼联合创始人发表，概述了量子计算技术的当前状态和未来发展。他解释了量子计算的基本原理（如叠加态），介绍了不同类型的量子计算机（基于门、基于测量、量子退火），并详细阐述了当前面临的主要挑战，包括退相干、门错误和量子纠错的复杂性。视频还探讨了各种硬件架构的优缺点，从 NISQ 时代到容错量子计算机（FTQC）的演进路线图，以及量子计算在破解加密算法（特别是 ECDSA）方面的潜在应用。

视频中提出的关键信息：

1. 量子计算基础与类型： 量子计算的核心是叠加态，量子比特能同时处理多个状态。主要分为基于门的、基于测量的（两者数学等效且通用）和量子退火（专用于优化，非通用）。
2. 主要挑战： 量子比特对环境噪声极其敏感（退相干），导致计算错误。当前的门错误率不足，需要通过量子纠错技术将错误率降低到极低水平。然而，实现一个逻辑量子比特需要数百到数千个物理量子比特，开销巨大。
3. 硬件架构： 介绍了超导量子比特（速度快但稳定性、可扩展性、连接性受限）、中性原子（灵活性高、稳定性好、可扩展性强，是“后起之秀”）、离子阱（极其稳定但可扩展性差）和光子（可扩展性强但错误率高）等不同技术路线。
4. 纠错码进展： 表面码是主流但开销大；QLDPC 码效率更高（10-100个物理量子比特对应一个逻辑量子比特），正受到关注。
5. NISQ 时代与 FTQC 路线图： NISQ（噪声中等规模量子）计算机因噪声过大未能实现预期应用，促使研究转向容错量子计算机（FTQC）。IBM 等公司已制定了到 2030 年实现 FTQC 的路线图。
6. 当前进展评估： Google 的 Sycamore 芯片（Willow）在 100 个物理量子比特上实现了单个逻辑量子比特的纠错操作，但尚未实现逻辑量子比特间的互连。微软的拓扑量子比特仍处于非常原始的阶段，仅制造出单个物理量子比特。
7. 应用与加密威胁： 目前 FTQC 尚无实际应用。然而，量子计算机在破解加密算法方面具有巨大潜力，特别是 ECDSA（椭圆曲线数字签名算法），因其比特长度较短（256位），比 RSA（2048位）更容易被量子计算机破解，这是一个常被忽视的关键点。
8. 后量子密码学（PQC）： PQC 采用与现有密码学（如 RSA/ECDSA）完全不同的数学难题，旨在抵御量子攻击。
9. 总结： 量子计算是真实且不断发展的技术，不应被忽视，但目前仍处于早期阶段，未来五年将是硬件公司明确 FTQC 路线图的关键时期。