⑴ 「數字方案」央行數字貨幣CBDC，來自Algorand的新貢獻
當前，中國數字人民幣正在穩步推進，試點地區已經從「10+1」拓展到15個省市的23個地區，數字人民幣累計交易筆數約2.64億筆，金額約830億元，商戶門店數量達456.7萬個。此外，歐盟和歐洲中央銀行積極支持數字歐元，印度則承諾推出數字盧比。
在各國央行數字貨幣方興未艾之際，由圖靈獎得主、密碼學先驅Silvio Micali教授創建的Algorand公鏈，作為2020年就被馬紹爾群島共和國選中作為發行全球首個央行數字法幣的區塊鏈基礎設施，繼續在中央銀行數字貨幣（CBDC）領域展現賦能「未來金融」（FutureFi）的風采。
Algorand 研究團隊7月12日發布了《使用 Algorand 發行中央銀行數字貨幣》（Issuing Central Bank Digital Currency Using Algorand）年度報告，對一年多來全球各中央銀行的CBDC進展進行了持續研究，提出了建立在兩層零售系統中的公共區塊鏈實例的CBDC混合模型。
在該模式下，中央銀行對 CBDC 擁有完全控制權，同時商業銀行、匯款服務商和其他金融 科技 公司等獲得許可的服務提供商（LSP）能夠促進分銷和交易。與傳統系統相比，基於區塊鏈的零售 CBDC，還促進了更廣泛的金融包容性，特別是對於那些在非正規經濟中可能難以開設傳統銀行賬戶的人。總體而言，與傳統的集中式數字貨幣相比，擬議的設計，可望有助於中央銀行更簡單、更經濟地實現CBDC運作的規模化。
Algorand 研究團隊於2021 年首次發布了關於CBDC的研究報告，本次報告新增了一個部分，聚焦 CBDC 的好處以及中央銀行在更廣泛數字時代背景下的首要作用。該報告定義了數字時代的四個關鍵趨勢，包括不斷增長的數字經濟、作為新的商業模式的資產代幣化、對替代貨幣形式的需求不斷增長，以及去中心化金融作為一種新的金融系統。這些趨勢直接挑戰了中央銀行的一項關鍵任務：確保價格穩定。公共區塊鏈的用例，比如該報告提出的模型，有助於中央銀行在數字時代繼續履行其職責。
該報告由幾位出色的經濟學家和研究人員共同撰寫。其中，Andrea Civelli 博士畢業於普林斯頓大學，專注於貨幣政策傳導和通脹建模研究，目前是美國阿肯色大學沃爾頓商學院經濟學副教授、Algorand 高級經濟學家。
Co-Pierre Georg博士，南非開普敦大學副教授，南非儲備銀行（南非央行）金融穩定研究組主席，也是Algorand 基金會經濟顧問委員會成員，他在德國耶拿大學獲得博士學位，先後在麻省理工學院、普林斯頓大學、牛津大學和哥倫比亞大學訪學。
Pietro Grassano，Algorand歐洲業務解決方案總監，曾在 J.P Morgan工作超過 15 年，擔任過該機構在法國、義大利、希臘等多個歐洲國家分支機構的領導職位。更早時期，他曾經在巴黎銀行資產管理公司、安達信咨詢公司工作。Naveed Ihsanullah，Algorand 工程研究主管，專注於分布式系統，在下一代應用安全軟體領域擁有 20 多年從業經歷。
除了引言和結論外，該報告其他6個部分的主要內容是：1、中央銀行數字貨幣的好處：強調數字時代的四個主要趨勢，對中央銀行構成的挑戰，也激發了中央銀行應該發行 CBDC。2、設計高效的 CBDC：基於各種 CBDC 項目經驗，概述了設計高效中央銀行數字貨幣的原則。3、發行 CBDC 的經濟考慮：討論發行 CBDC 時的經濟影響，從資產負債表和金融穩定影響到貨幣政策效果。4、Algorand 協議：Algorand 協議概述，包括設計原則和協議本身的高階概述。5、使用 Algorand發行零售型 CBDC：Algorand 發行零售型CBDC 的方法，包括相關設計的考慮因素、Algorand網路支持用例的詳細介紹。6、使用 Algorand 發行批發型 CBDC：Algorand 的批發型 CBDC 的設計方法和相關用例。
Algorand 顧問強調CBDC是商業銀行的生命線
CBDC出現後，從國際范圍看，還存在一定的分歧。一些國家的商業銀行甚至將央行可能發行的數字法幣視為生存威脅。
《使用 Algorand 發行中央銀行數字貨幣》研究報告的主要作者之一、南非開普敦大學副教授、Algorand 基金會經濟顧問Co-Pierre Georg博士，在近期接受媒體采訪時認為：「商業銀行真的不應該將數字法幣視為威脅」，「央行數字貨幣正在為商業銀行提供生命線。」
對於大型 科技 公司越來越多地涉足銀行服務的狀況，目前擔任南非儲備銀行金融穩定研究組主席的Georg認為：「商業銀行確實倒退了，他們會害怕 科技 巨頭們。」
正如中央銀行已將基於區塊鏈、與法定貨幣掛鉤的穩定幣視為調控經濟的潛在威脅，商業銀行也意識到，如果Facebook的 Libra 倖存下來，「如我們所知的，這將是銀行業的終結，」Georg說，「那將是一個不受金融監管的實體，擁有 23 億客戶和比摩根大通銀行市值更多的現金。包括美國的銀行在內，如何與它競爭？他們做不到。」
Georg認為，問題在於商業銀行是在建了圍牆的花園內運營。「他們做產品，他們不做基礎設施，」他說，「商業銀行應該感謝央行在公共基礎設施方面提供了一條生命線，它們都可以聚集在一起，可以競爭，重要的是，他們可以與 科技 公司競爭。」
「當你與市場上的許多參與者交談時，他們將 CBDC 視為一種可以出售給中央銀行的產品，」Georg說，「這不是正確的做法。如果你建立一個產品，你最終只是擁有 Facebook，而如果你建立基礎設施，你最終會擁有互聯網。」
這就意味著可以與互聯網早期開發者們大致相同的方式共享信息，Georg聲稱，互聯網領域用了大約 30年的時間來制定網路具有交互性的標准。同時，他還認為，CBDC 從一開始就具有互操作性的需求，可以做的事情太多了。
結合包括Algorand進行的研究，Georg 建議，一些國家的 CBDC 可以擁有不止一個賬本和一個協議，不一定分為銀行間批發 CBDC 和面向消費者的零售 CBDC。
「你可以擁有一個參與成本更高的零售分類賬本，但它為你提供智能合約；你也可以擁有一個沒有智能合約但每秒交易量非常高的零售分類賬本，」Georg 說，「作為中央銀行，可以同時操作兩者。」
至於區塊鏈，Georg 表示，一場不必要的爭斗是，銀行界的一些人將基於區塊鏈的 CBDC 視為實時結算系統的競爭對手。
「現有的支付系統運行良好，」他說，而且價格低廉、運營可靠，「據我所知從未失敗過。」但是，實時結算系統沒有「促進我們從需要去中心化分類賬的私人加密資產中看到的一些新創新」，例如物理或數字資產的代幣化。鑒於加密貨幣的驚人增長，該領域顯然存在潛力。
「如果你可以將其引入公共基礎設施，假設受到良好監管、由受信任的機構維護，那麼這種新型基礎設施可以支持處於數字經濟核心的新商業模式。我認為這就是為什麼區塊鏈進來的原因，」他說，「你需要一個分布式賬本來確保這個系統中沒有任何人可以復制數據，區塊鏈的秘密超能力就在於它使數據獨一無二。」
就潛力而言，他指出「支付系統的最後一次迭代出現在 60 和 70 年代，當時引入了數字支付。」因為技術的支持，「區塊鏈確實可以促成新的商業模式。」
（END）
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⑵ 可編程貨幣：如何改變我們的整個價值轉移體驗
伊利諾伊大學厄巴納－香檳分校電氣和計算機工程教授：安德魯·辛格（Andrew Singer）說：新冠病毒激發了支付方式「能夠在短短幾秒內，而無需（分發）成本。這將是茄讓一個無需考慮的問題。」
可編程貨幣 正在流行！這可能是貨幣進化的下一個階段。而且它的破壞性可能與當今發展中的任何金融技術一樣。
是的，我國即將大規模推出首個中央銀行數字貨幣（DCEP），或許在未來12個月內，但如果是這樣的話，它將在10年前被CBDC 2.0所取代，也就是說，附著在區塊鏈智能合約上的數字貨幣。至少，很多人都是這么想的。
可編程貨幣是有限制的貨幣。一個類似的例子是食品券，受贈者可以得到相當於錢的優惠券，這些優惠券只能用來買食物，而不能用來買酒、賭馬、彩票或其他任何東西。在現代的偽裝下，這些「食品券」是通過智能合約在區塊鏈平台上交易的數字化代幣。
上個月，IBM獲得了一項「定製可編程加密令牌」的專利，這是美國授予的第一項PM專利，共同發明人喬納森·羅森諾爾（Jonathan Rosenoer）告訴《Cointelegraph》雜志。
「可編程令牌正在被越來越多地討論！」，法蘭克福金融與管理學院智囊團法蘭克福學校區塊鏈中心（FSBC）的研究助理兼項目經理Jonas Gross告訴我們。
例如，在德國，財政部與德國央行最近成立了一個工作組，致力於開發可編程歐元。
商業交易平台Tradeshift的聯合創始人格特·西爾維斯特（Gert Sylvest）表示：「 Covid正在以可編程貨幣推動一場緩慢的海嘯。」 它可以加速電子商務中向可編程貨幣的過渡。自大流行以來，「我們看到了利率的飆升」，尤其是在隨後的流動性危機，包括付款放緩的情況下。他說，許多公司現在已經准備好讓可編程資金（包括自動應付賬款/應收賬款結算）煥然一新。
藉助IBM的新發明（「美國專利10,742,398，Rosenoer等人，2020年8月11日」），可以將加密令牌的參數（約束）存儲在令牌本身中，或者：「可以將其存儲在鏈上」或由令牌內存儲的哈希標識符引用的鏈下資料庫！」。 共同發明人Rosenoer認為，該代幣具有促進許多 社會 /經濟目的的潛力，包括在發生自然災害或戰爭時提供人道主義援助。例如：
「慈善機構或難民機構可以向難民發放這張證明。這些企業也可以獲得類似的認證。然後，可以向難民發放代表資金的編程代幣，並將其保存在他/她的手機上。難民只能用它們來支付經認可的企業提供的商品和服務。難民也可以把他們轉移給其他難民。」
他補充道，可編程代幣可以由個人創建（「你可以創建自己的andrecoin」）、企業、慈顫陸局善機構、銀行、政府或其他實體。在後端，審核員可以接收關於誰持有代幣以及它們在哪裡被使用的自動報告。「意料之外的模式，指示Skimming或勒索，可以觸發警報和異常處理，」羅森諾爾指出。（「Skimming」是運送人道主義援助的一個大問題。即使在援助到達時，接受者有時也會被搶劫，另一個擔憂是可編程代幣可以減輕這種擔憂。）
今天可編程令牌的狀況如何？ Rosenoer說，DLT/區塊鏈領域幾乎沒有任何產品的生產級部署，但這種情況可能會改變。政府可以使用可編程代幣來實施經濟禁運。代幣可以被 編程 ，這樣它的價值就可以在世界上任何地方贖回，但不能在朝鮮或伊朗。他補充道：「初創企業的人正在向前發展（用例）。」。
波士頓咨詢集團（Boston Consulting Group）旗下Platinion（阿姆斯特丹）公司董事總經理兼合夥人卡傑•伯查迪（Kaj Burchardi）說：「在美國，這對政府發放冠狀病毒刺激計劃支票（所謂的直升機支付給每個納稅的美國公民，如果可以選擇可編程貨幣的話）來說，那將是一件好事。」……他告訴雜志：「這本可以在幾秒鍾內完成，而且不需要任何成悉彎本（從分銷角度來說）。這將是一個無需考慮的問題。」
尼科西亞大學（塞普勒斯）的喬治·賈格利斯教授告訴《每日電訊報》雜志：
雖然今天存在著許多形式的這種貨幣，大多數加密貨幣都有較高或較低的可編程程度，圍繞CBDC的討論大多涉及數字貨幣，而不是有條件的貨幣。
喬治·賈格利斯教授補充兩點說法：
今年3月，德國政府組織了一次黑客競賽，以尋找應對Covid-19危機的創新方法。一個很有希望的提議是分散的通用歐元：「dezentraler gemeinschaftlicher Euro」（dgE）或Diggi，這是一種政府分發的基於區塊鏈的代金券，只能用於經濟重災區的參與企業。德國數字化國務部長多蘿茜•Bär表示，「該系統將使較小的公司能夠參與援助計劃」。
波士頓咨詢集團（Boston Consulting Group）的伯查迪（Burchardi）告訴我們：
德國銀行協會（AGB）在一篇博客中指出：「與傳統數字貨幣一樣，新形式的加密貨幣具有重大的技術創新：它們可以與所謂的「智能合約」相連。該組織表示，德國私人銀行將可編程數字貨幣視為「具有巨大潛力的創新，可以成為數字化發展下一階段的關鍵組成部分」。
格羅斯告訴我們，雖然可編程的CBDC在不久的將來不可能在美國或歐洲出現，但「可編程代幣將在短期內成為代幣化的商業銀行貨幣或電子貨幣」——未來一到三年。「目前，銀行加大了引入商業銀行貨幣支持的可編程代幣與銀行賬戶掛鉤的努力。」政府資助的項目如CBDC 2.0可能需要更長的時間。
提供人道主義援助是一個預計的PM用例，在采訪中被反復引用。他告訴我們，羅森諾爾在印度孟買生活了兩年半，那裡被「令人震驚的貧困」所包圍，那裡對窮人的援助被中間人偷走了，數量驚人。窮人無法進入銀行，但今天許多人有手機。不用太多麻煩，他們就可以通過手機接收數字貨幣，完全繞過銀行系統。
可編程代幣可以加強對援助支付的控制，在國家一級追蹤和追蹤資金流動，利用聯系分析來發現欺詐和腐敗。付款去向如何？為什麼這么多的東西流向一個地方？「這才是真正的希望!」……羅森諾爾說：根除了讓窮人貧窮的制度腐敗。發展中國家需要這樣一種工具，比美國或歐洲「很多事情已經足夠好了」更需要這樣的工具。
羅森諾爾建議，可編程貨幣可以使全球金融交易保持對當地法律法規的遵守：「假設你有一個標記化資產，你想出售。我們稱之為長期債務。法律規定，我只能把它賣給一個合格的投資者，一個擁有一定凈資產和年收入的投資者，或者我可以把它賣給外國投資者。」。如果羅森諾爾將其資產出售給他們，如果他們受美國司法管轄，他們可能必須持有資產一段時間，然後他們只能出售給合格投資者或外國投資者。
「我可以對我的代幣進行編程，以確保持有它的人符合這些要求，」羅森諾爾繼續說道。
麻省理工學院媒體實驗室數字貨幣倡議主任奈哈·納魯拉說：「未來，貨幣是可編程的！」。
PM可以創造一個目前難以想像的世界。奈哈·納魯拉還說道：「想像一下這樣一個世界，我可以把我的醫療保健數據出租給一家制葯公司。他們可以運行大規模的數據分析，並向我提供一個加密證明，表明他們只是以我們同意的方式使用我的數據。他們可以付錢給我。」
可編程代幣可用於幫助實現環保目標，如消除世界海洋中的塑料垃圾。例如，在去年馬尼拉灣的一次海岸清理中，當地漁民收集了3噸垃圾，大部分是塑料垃圾，並用以太坊的ERC-20代幣支付他們的勞動報酬。Coins.ph幫助將加密演算法轉換成法定貨幣。像這樣的努力似乎為兩個看似棘手的問題提供了一個巧妙的解決辦法：發展中國家的貧困和海洋塑料廢物。
在可編程貨幣成為日常現實之前，還有哪些障礙需要克服？ 哥本哈根大學的卡爾·維克托·馮·瓦赫特（Carl Victor von Wachter）在接受《Cointelegraph》雜志采訪時表示，「必須克服區塊鏈在全國范圍內的可擴展性問題。此外，許多技術和應用還有待於最終用戶的改進。這項技術目前在用戶界面和用戶體驗方面過於復雜。」
Anyblock Analytics GmbH的聯合創始人兼首席數據官弗雷迪·茲萬茨格（Freddy Zwanzger）告訴我們，人們需要在處理數字貨幣及其作為法定貨幣替代品的有用性方面接受更好的教育。用日常用語「比如優惠券和忠誠積分」來幫助他們理解概念，可能會有所幫助。
格羅斯說，人們對可編程代幣的潛在利益普遍缺乏了解，公共機構（如央行和政府）與將成為可編程代幣主要用戶的工業部門之間的合作不足。持續的監管不確定性也無濟於事。
西爾維斯特補充說，任何數字支付解決方案都必須執行基本的KYC（了解你的客戶）檢查，並開發可信的治理協議。「一旦（數字）支付開始通過不同的管道流動，它們就成為監管機構的挑戰。」
AGB副董事兼數字化主管托比亞斯•坦納（Tobias Tenner）解釋說，如果首相要堅持己見，「必須考慮隱私和匿名問題」，這一點很多人都同意。與比特幣（Bitcoin，BTC）相比，比特幣（Bitcoin）提供了相對較高的隱私度——用戶不容易被監控——可編程代幣是為可追蹤性而設計的。然而，Rosenoer說，有一些方法可以將隱私設計到代幣中，例如，使用零知識證明，可以確認一個人確實擁有聲稱擁有的資產，而不必透露該個人的真實身份。
伯查迪認為，一個 社會 可能只能容忍這么多的可追溯性。不是每個人都希望政府追蹤他們所做的一切。因此，考慮何時應用可追溯性和何時不應用是很重要的。可能有門檻，例如： 低於1000美元的交易將無法追蹤 。
廣泛使用PM最有可能的時間范圍是什麼？ 羅森諾爾說，「大規模非BTC數字貨幣的出現泛濫！」。要麼是2020年底，要麼是2021年初，它很可能以中國DCEP的形式出現，要麼是臉書的Libra。坦納還補充說，「在未來五年內，由私人銀行發行的可編程歐元可能與Libra等其他可編程電子貨幣共存」。
Zwanzger說：「在我看來，需求是存在的，但技術在用戶體驗、採用等方面還不完全存在，更大的障礙是進入人們/用戶的頭腦（和心靈）。例如，甚至在區塊鏈出現之前，就有過使用本幣的實驗，但這些實驗並沒有成功。我不認為新興的區塊鏈技術至少在未來一到三年內能夠改變這種狀況。」
英國達勒姆大學（Durham University）金融經濟學教授凱文•多德（Kevin Dowd）提出了一個更為懷疑的觀點。「在我看來，可編程代幣還沒有證明它們能夠實現優於或低於現有技術所能實現的結果的可行性。他告訴《每日電訊報》雜志。
正如Burchardi在波士頓咨詢集團（Boston Consulting Group）的博客中所指出的，過去10年討論的大多數CBDC模型並沒有真正解決可編程數字貨幣的可能性。但它們提醒我們，當可編程貨幣在政府層面得到大規模採用時， 社會 /經濟的全面變革可能隨之而來：
「大約10年前引入的第一代CBDC的互操作性和可編程性有限。下一代，被稱為cbdc2.0，將可能在國家或超國家層面（以歐洲央行為例）。這些貨幣可能有助於貨幣政策的自動化，從而減輕新興經濟體惡性通脹的風險，減少購買力不平等。」
正如報告指出的，對政府來說，也許最具吸引力的價值主張是：
⑶ 強大的量子計算機可以破解加密並解決經典計算機無法解決的問題
強大的量子計算機可以破解加密並解決經典機器無法解決的問題。雖然目前還沒有人成功製造出這樣的設備，但最近我們看到了進步的步伐——那麼，會是新的一年嗎？目前，注意力集中在一個被稱為量子霸權的重要里程碑上：在合理的時間范圍內，量子計算機能夠完成經典計算機無法完成的計算。
谷歌在2019年首次使用具有 54 個量子位（常規計算位的量子等價物）的設備來執行稱為隨機抽樣計算的基本上無用的計算，從而實現了這一目標。2021 年，中國科學技術大學的一個團隊使用 56 個量子比特解決了一個更復雜的采樣問題，後來又用 60 個量子比特將其推得更遠。
但IBM 的Bob Sutor表示，這種跨越式 游戲 是一項尚未產生真正影響的學術成就。只有當量子計算機明顯優於經典計算機並且能夠解決不同問題時，才能實現真正的霸權，而不是目前用作基準的隨機抽樣計算。
他說，IBM 正在努力實現「量子商業優勢」——在這一點上，量子計算機可以比傳統計算機更快地為研究人員或公司解決真正有用的問題。Sutor說，這還沒有到來，也不會在新的一年到來，但可以預期在十年內。
量子軟體公司Classiq的聯合創始人Nir Minerbi則更為樂觀。他認為，新的一年將在一個有用的問題中展示量子霸權。
還記得第一輛電動 汽車 問世的時候嗎？它們對於開車去雜貨店很有用，但也許不適合開車300公里送孩子上大學。就像電動 汽車 一樣，量子計算機會隨著時間的推移變得越來越好，使其在更廣泛的應用中發揮作用。
解決實際問題存在許多障礙。首先是設備需要數千個量子比特才能做到這一點，而且這些量子比特也必須比現有的更穩定和可靠。研究人員很可能需要將它們分組在一起，以作為單個「邏輯量子比特」工作。這有助於提高保真度，但會削弱規模的改進：數千個邏輯量子位可能需要數百萬個物理量子位。
隨著時間的推移，量子計算機會變得更好，在一系列應用中變得有用
研究人員還致力於量子糾錯，以在出現故障時對其進行修復。谷歌在2021年7月宣布，其Sycamore處理器能夠檢測並修復其超導量子比特中的錯誤，但執行此操作所需的額外硬體引入的錯誤多於修復的錯誤。馬里蘭州聯合量子研究所的研究人員後來設法用他們捕獲的離子量子比特通過了這個關鍵的收支平衡閾值。
即便如此，現在還為時過早。如果通用量子計算機在新的一年解決了一個有用的問題，那將是「相當令人震驚的」。在任意時間內保護單個編碼的量子位，更不用說對數千或數百萬個編碼的量子位進行計算了。
量子計算機需要多大才能破解比特幣加密或模擬分子？
預計量子計算機將具有顛覆性，並可能影響許多行業領域。因此，英國和荷蘭的研究人員決定 探索 兩個截然不同的量子問題：破解比特幣（一種數字貨幣）的加密以及模擬負責生物固氮的分子。研究人員描述了他們創建的一種工具，用於確定解決此類問題需要多大的量子計算機以及需要多長時間。
這一領域的大部分現有工作都集中在特定的硬體平台、超導設備上，就像 IBM 和谷歌正在努力開發的那樣。不同的硬體平台在關鍵硬體規格上會有很大差異，例如運算速率和對量子比特（量子比特）的控制質量。許多最有前途的量子優勢用例將需要糾錯量子計算機。糾錯可以通過補償量子計算機內部的固有錯誤來運行更長的演算法，但它是以更多物理量子比特為代價的。從空氣中提取氮來製造用於肥料的氨是非常耗能的，改進這一過程可能會影響世界糧食短缺和氣候危機。相關分子的模擬目前甚至超出了世界上最快的超級計算機的能力，但應該在下一代量子計算機的范圍內。
我們的工具根據關鍵硬體規格自動計算糾錯開銷。為了讓量子演算法運行得更快，我們可以通過添加更多物理量子位來並行執行更多操作。我們根據需要引入額外的量子位以達到所需的運行時間，這嚴重依賴於物理硬體級別的操作速率。大多數量子計算硬體平台都是有限的，因為只有彼此相鄰的量子位才能直接交互。在其他平台中，例如一些捕獲離子的設計，量子位不在固定位置，而是可以物理移動——這意味著每個量子位可以直接與大量其他量子位相互作用。
我們 探索 了如何最好地利用這種連接遙遠量子位的能力，目的是用更少的量子位在更短的時間內解決問題。我們必須繼續調整糾錯策略以利用底層硬體的優勢，這可能使我們能夠使用比以前假設的更小的量子計算機來解決影響深遠的問題。
量子計算機在破解許多加密技術方面比經典計算機更強大。世界上大多數安全通信設備都使用 RSA 加密。RSA 加密和比特幣使用的一種（橢圓曲線數字簽名演算法）有一天會容易受到量子計算攻擊，但今天，即使是最大的超級計算機也永遠不會構成嚴重威脅。研究人員估計，一台量子計算機需要的大小才能在它實際上會構成威脅的一小段時間內破解比特幣網路的加密——在它宣布和集成到區塊鏈之間。交易支付的費用越高，這個窗口就越短，但可能從幾分鍾到幾小時不等。
當今最先進的量子計算機只有50-100個量子比特。「我們估計需要30[百萬] 到3億物理量子比特，這表明比特幣目前應該被認為是安全的，不會受到量子攻擊，但這種尺寸的設備通常被認為是可以實現的，未來的進步可能會進一步降低要求。比特幣網路可以對量子安全加密技術執行『硬分叉』，但這可能會由於內存需求增加而導致網路擴展問題。
研究人員強調了量子演算法和糾錯協議的改進速度。四年前，我們估計捕獲離子設備需要 10 億個物理量子比特才能破解 RSA 加密，這需要一個面積為 100 x 100 平方米的設備。現在，隨著全面改進，這可能會顯著減少到僅僅 2.5 x 2.5 平方米的面積。大規模糾錯量子計算機應該能夠解決經典計算機無法解決的重要問題。模擬分子可應用於能源效率、電池、改進的催化劑、新材料和新葯的開發。進一步的應用程序全面存在——包括金融、大數據分析、飛機設計的流體流動和物流優化。
什麼是量子啟示錄？
想像一個加密的秘密文件突然被破解的世界——這就是所謂的「量子啟示錄」。簡而言之，量子計算機的工作方式與上個世紀開發的計算機完全不同。從理論上講，它們最終可能會比今天的機器快很多很多倍。這意味著面對一個極其復雜和耗時的問題——比如試圖解密數據——其中有數十億的多個排列，如果有的話，一台普通的計算機需要很多年才能破解這些加密。但理論上，未來的量子計算機可以在幾秒鍾內完成這項工作。這樣的計算機可以為人類解決各種問題。英國政府正在牛津郡哈威爾投資國家量子計算中心，希望徹底改變該領域的研究。
一種用於量子計算的新語言
Twist是麻省理工學院開發的一種編程語言，可以描述和驗證哪些數據被糾纏在一起，以防止量子程序中的錯誤。時間結晶、微波爐、鑽石，這三個不同的東西有什麼共同點？量子計算。與使用比特的傳統計算機不同，量子計算機使用量子比特將信息編碼為0或1，或兩者同時編碼。再加上來自量子物理學的各種力量，這些冰箱大小的機器可以處理大量信息——但它們遠非完美無缺。就像我們的普通計算機一樣，我們需要有正確的編程語言才能在量子計算機上正確計算。
對量子計算機進行編程需要了解一種叫做「糾纏」的東西，這是一種用於各種量子比特的計算機，它可以轉化為強大的能量。當兩個量子位糾纏在一起時，一個量子位上的動作可以改變另一個量子位的值，即使它們在物理上是分開的，這引起了愛因斯坦對「遠距離幽靈動作」的描述。但這種效力同樣是弱點的來源。在編程時，丟棄一個量子位而不注意它與另一個量子位的糾纏會破壞另一個量子位中存儲的數據，從而危及程序的正確性。
麻省理工學院計算機科學與人工智慧 (CSAIL) 科學家旨在通過創建自己的量子計算編程語言 Twist 來解開謎團。Twist 可以通過經典程序員可以理解的語言來描述和驗證量子程序中糾纏了哪些數據。該語言使用一個稱為純度的概念，它強制不存在糾纏並產生更直觀的程序，理想情況下錯誤更少。例如，程序員可以使用 Twist 表示程序作為垃圾生成的臨時數據不會與程序的答案糾纏在一起，從而可以安全地丟棄。
雖然新興領域可能會讓人感覺有點浮華和未來感，但腦海中浮現出巨大的金屬機器的圖像，但量子計算機具有在經典無法解決的任務中實現計算突破的潛力，例如密碼學和通信協議、搜索以及計算物理和化學。計算科學的主要挑戰之一是處理問題的復雜性和所需的計算量。經典的數字計算機需要非常大的指數位數才能處理這樣的模擬，而量子計算機可能會使用非常少量的量子位來做到這一點——如果那裡有正確的程序。 「我們的語言 Twist 允許開發人員通過明確說明何時不得與另一個量子位糾纏來編寫更安全的量子程序，」麻省理工學院電氣工程和計算機科學博士生、有關 Twist的新論文的主要作者 Charles Yuan 說. 「因為理解量子程序需要理解糾纏，我們希望 Twist 為開發語言鋪平道路，讓程序員更容易應對量子計算的獨特挑戰。」
解開量子糾纏
想像一個木箱，它的一側伸出一千根電纜。您可以將任何電纜從包裝盒中拉出，也可以將其完全推入。
在你這樣做一段時間後，電纜會形成一個位模式——零和一——取決於它們是在裡面還是在外面。這個盒子代表了經典計算機的內存。該計算機的程序是關於何時以及如何拉電纜的一系列指令。
現在想像第二個外觀相同的盒子。這一次，你拉一根電纜，看到它出現時，其他幾根電纜被拉回了裡面。顯然，在盒子內部，這些電纜不知何故相互纏繞。
第二個框是量子計算機的類比，理解量子程序的含義需要理解其數據中存在的糾纏。但是檢測糾纏並不簡單。你看不到木箱，所以你能做的最好的就是嘗試拉動電纜並仔細推理哪些是糾纏的。同樣，今天的量子程序員不得不用手推理糾纏。這就是 Twist 的設計有助於按摩其中一些交錯的部分。
科學家們設計的Twist具有足夠的表現力，可以為著名的量子演算法編寫程序並識別其實現中的錯誤。為了評估Twist的設計，他們對程序進行了修改，以引入某種對於人類程序員來說相對不易察覺的錯誤，並表明Twist可以自動識別錯誤並拒絕程序。
他們還測量了程序在運行時方面的實際執行情況，與現有的量子編程技術相比，它的開銷不到4%。
對於那些擔心量子在破解加密系統方面的「骯臟」名聲的人來說，Yuan 表示，目前還不清楚量子計算機在實踐中能夠在多大程度上實現其性能承諾。「在後量子密碼學方面正在進行大量研究，這些研究之所以存在，是因為即使是量子計算也不是萬能的。到目前為止，有一組非常具體的應用程序，人們在這些應用程序中開發了量子計算機可以超越經典計算機的演算法和技術。」
重要的下一步是使用Twist創建更高級別的量子編程語言。今天的大多數量子編程語言仍然類似於匯編語言，將低級操作串在一起，沒有注意數據類型和函數等東西，以及經典軟體工程中的典型內容。
量子計算機容易出錯且難以編程。通過引入和推理程序代碼的「純度」，Twist 通過保證一段純代碼中的量子位不會被不在該代碼中的位更改，朝著簡化量子編程邁出了一大步。 這項工作得到了麻省理工學院-IBM 沃森人工智慧實驗室、國家科學基金會和海軍研究辦公室的部分支持。
【注釋. 量子計算機】
量子計算機是一種直接利用量子力學現象（如疊加和糾纏）對數據進行運算的計算設備。量子計算背後的基本原理是量子屬性可以用來表示數據並對這些數據執行操作。
盡管量子計算仍處於起步階段，但已經進行了一些實驗，在這些實驗中，量子計算操作是在非常少量的量子比特（量子二進制數字）上執行的。實踐和理論研究都在繼續進行，許多國家政府和軍事資助機構支持量子計算研究，以開發用於民用和國家安全目的的量子計算機，例如密碼分析。
如果可以建造大規模的量子計算機，它們將能夠比我們目前的任何經典計算機（例如 Shor 演算法）更快地解決某些問題。量子計算機不同於DNA計算機和基於晶體管的傳統計算機等其他計算機。一些計算架構（例如光學計算機）可能會使用經典的電磁波疊加。如果沒有一些特定的量子力學資源，例如糾纏，推測不可能超過經典計算機的指數優勢。