【Google研發量子電腦】為何會令Bitcoin大跌? 量子世界你要識

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10月23日虛擬貨幣大跌,Bitcoin(比特幣)一度下挫8.7%至7,418美元。這除了是因為Facebook的虛擬貨幣Libra不利消息外,還有Google發表成功製造量子電腦,實現「3分20秒解決傳統電腦花1萬年計算」的衝擊。

量子電腦為何會成為虛擬貨幣的壞消息?這需要先知道量子電腦的運作原理。

Bitcoin和其他虛擬貨幣均在今天迎來「斷崖式」下挫。(coinbase)

電腦科技自1960年起突飛猛進,運算的硬件愈來愈細小,速度愈來愈快。從最初要擺放好幾間房間大小的真空管電腦,到今天只有盒子大小的迷你Mini Computer,電腦發展可謂一日千里。

但時至今日,電腦科技似乎已達到物理瓶頸,人類很快將到達傳統框架下電腦的「終點」。

不停縮小 愈來愈小的電腦

今天的電腦由不同的硬件組成,由每個硬件,不同晶片組成。電腦最細小的單位,是組成模組(Module)的電晶體(Transistor)。電晶體有如開關,給予開(1)和關(0)的答案。一個開關名為位元(Bit),簡單來說,就是由無限個這種帶着控制「1」和「0」的電晶體,組成今天的電腦。

電腦的大小和運算能力,取決於電晶體的大小和多少。人類近半世紀一直取得突破,讓電晶體變得愈來愈細,因此電腦亦成功變得愈來愈細小。今天一個常見的電晶體,大小只有14納米。

14納米是一個什麼樣的概念?人類紅血球的大小約6微米、能導致愛滋病的HIV病毒大小約150納米。也就是說,人類建造的電晶體,比病毒還要細小。

愈接近粒子大小 世界變得不一樣

但是,電晶體不能無止境地縮小下去。因為當電晶體愈來愈細小,愈來愈接近粒子大小的時候,物理性質會改變。人類稱這個微觀世界的物理稱為「量子物理」。

在量子物理世界中,電子可以隨意「穿牆」,無法維持固定開關。也就是說,電晶體會有縮至極限的一天,要突破這限制,就要在如此量子物理基礎下,開發新的電腦。

Google成功研發一個命為「Sycamore」的處理器,聲稱以3分20秒的極高速度,完成一套傳統超級電腦要花1萬年才能完成的計算工作。(視覺中國)

正在組裝的量子電腦,量子電腦不論結構和運作方法均和今天傳統電腦不同。(路透社)

可同時出現兩種可能的「疊加狀態」

但量子電腦不只是大小問題,量子物理可以做出一般傳統物理無法完成的事。如在傳統物理世界中,一個位元只可以是「0」或是「1」,但在量子世界中,一個位元可同時是「0」或是「1」。

這個可同時是「0」或是「1」,我們稱之為疊加狀態(Superposition)。更進一步說,本來位元只能給出「一種可能」,但在量子位元,能給出「兩種可能」。

這是一個非常重要的改變,以4位元舉例,4位元能給出16種不同結果,但只能給出「一種可能」;但在量子世界中,4量子位元能給出16種不同結果,但「同時給出16種可能」。這意味着量子位元效率是以指數級的膨脹,20個量子位元已能儲存過百萬數值。

繁複計算效率大增

因此,在一些運算領域之中,量子電腦可以極高效的方式進行。最經典的例子就是破解密碼,傳統的電腦只能每次對一組密碼試驗,但量子電腦就能同時進行多組密碼試驗。

如密碼鎖由4個「0」及「1」組成,假若電腦每秒測試一組答案,傳統4位元的電腦最慢16秒能找出答案。但使用4量子位元的電腦,只需1秒就能找出答案。

Google製作的量子電腦,由一個圓筒中接有大量管線的龐然大物。(視覺中國)

由大量顯示卡並排而成的「掘礦機」,傳統電腦掘礦或許可以由更高效的量子電腦取代。(路透社)

量子電腦可以大量掘礦?

而這就是為何虛擬貨幣會受到量子電腦衝擊的原因。目前虛擬貨幣需透過電腦進行複雜的運算,花大量時間才能「掘出」一毫幾仙的貨幣,但這種複雜的運算對量子電腦而言可能只是瞬間的事。

Google號稱只用3分20秒就能完成傳統超級電腦要花1萬年才完成的工作,雖然IBM其後更正超級電腦是花2.5天,但從2.5天縮減至3分20秒已是革命性突破。用如此速度掘礦,虛擬貨幣隨時瞬間崩盤。

當然,目前沒人驗證過用量子電腦掘礦的效能,要建造量子電腦成本也是天文數字。但有如電腦發展史一樣,人類成功在半個世紀內,把好幾間房間大小的真空管電腦,發展成今天只有盒子大小的迷你Mini Computer,因此量子電腦說不定哪天就能家用化。「量子霸權」的開始,將可為人類帶來翻天覆地的轉變。



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