对于数字经济的平稳运行而言，没有什么比值得信赖的安全更重要。从金融到医疗，从政府到国防，量子计算机提供了一种在安全的未来中建立信任的手段。
Quantinuum 及其合作伙伴摩根大通、橡树岭国家实验室、阿贡国家实验室和德克萨斯大学利用量子计算机解决了一个已知的行业难题，生成了所有类型安全通信背后的加密技术所必需的“随机种子”。正如我们的合作伙伴和合作者摩根大通在这篇博文 中所解释的那样，真正的随机性是一种稀缺而宝贵的商品。
今年，Quantinuum 将推出一款基于这一期待已久的发展的新产品，但直到现在人们还认为该产品距离实现还需要几年的时间。
它代表了量子计算的一个重要里程碑，将重塑商业技术和网络安全：通过成功生成可认证的随机性来解决关键的行业挑战。
基于 Quantinuum 的 H2 系统（世界上性能最高的量子计算机）的非凡计算能力，我们的团队实施了一种可供工业应用的突破性方法。《自然》杂志_今天报道了与摩根大通、橡树岭国家实验室、阿贡国家实验室和德克萨斯大学以及 Quantinuum 合作的概念验证结果。它为增强安全性开辟了一条新的量子路径，可以为密码学、公平性和隐私方面的应用提供早期益处。
通过利用量子力学的强大特性，我们展示了如何生成对确保电子通信安全至关重要的真正随机种子，建立了一个实际用例，这在 H2 量子计算机的保真度和可扩展性使其变得可靠之前是无法实现的。事实上，它是如此可靠，以至于现在可以将其转化为商业产品。
Quantinuum 将在今年晚些时候将量子生成的可认证随机性整合到我们的商业产品组合中。借助生成量子 AI和即将推出的 Helios 系统（能够解决比 H2 复杂一万亿倍的问题），Quantinuum 正在进一步巩固其在快速发展的量子计算行业的领导地位。Quantinuum 推出首个量子计算机商业应用。
这很重要，因为网络安全很重要
密码安全是现代经济的基石，它依赖于两个基本要素：标准化算法和可靠的随机源——随机源越强越好。非确定性物理过程（例如受量子力学支配的过程）是理想的随机源，几乎完全不可预测，因此可以提供最高级别的密码保护。谷歌在最初宣布实现量子霸权时，曾推测可以使用随机电路采样 (RCS) 协议进行可认证随机数的商业化生产。从那时起，RCS 就被用来展示量子计算机的性能，其中包括Quantinuum 和摩根大通在 2024 年 6 月取得的里程碑式成就，展示了他们的第一台超越经典模拟的量子计算机。最近，谷歌在其 Willow 处理器的发布中再次使用了 RCS。
在今天的公告 中，我们的联合团队利用世界上性能最高的量子和经典计算机通过 RCS 生成经过认证的随机性。这项工作基于德克萨斯大学奥斯汀分校的 Shih-Han Hung 和 Scott Aaronson 的先进研究，他们也是今天论文的合著者。
继 2024 年取得一系列重大进展解决扩展挑战、与微软合作打破 可靠性 新纪录以及公布硬件路线图之后，今天证明了量子技术能够创造出超越传统超级计算机所能创造的有形商业价值。
以下内容旨在对今天的《自然》杂志上的结果进行非技术性的解释。
认证随机性：量子计算机的第一个商业应用
对于安全敏感型应用，经典随机数生成并不适用，因为它本质上不是随机的，而且存在被“破解”的风险。圣杯是随机性，其来源是真正不可预测的，而大自然提供了解决方案：量子力学。随机性是量子力学的本质，其中决定论被抛到九霄云外，结果可能是真正的硬币翻转。
在 Quantinuum，我们在开发使用量子计算机生成可认证随机性的方法方面拥有丰富的经验。2021 年，我们向市场推出了Quantum Orig，这是一种量子生成的熵源，旨在强化传统生成的加密密钥，使用之前无法使用的众所周知的量子技术。
在他们的理论论文《来自量子至上的认证随机性》中，Hung 和 Aaronson 提出了一个问题：是否有可能重新利用 RCS，并使用它来构建一个超越量子技术的应用程序，并利用运行量子电路的量子计算机的强大功能？
这启发了摩根大通和 Quantinuum 领导的合作团队制定计划，利用现实世界的技术来执行该提案。具体流程如下：
- 该团队将随机电路发送到 Quantinuum 的 H2，这是世界上性能最高的商用量子计算机。
- 量子计算机执行了每个电路并返回相应的样本。响应时间非常短，可以证明，即使使用最著名的技术，在比世界上最强大的经典超级计算机更多的计算资源上，也无法在这些时间内对电路进行经典模拟。
- 使用世界上最强大的经典超级计算机 Frontier 对返回样本的随机性进行了数学认证，确定它在“交叉熵基准”的衡量标准上达到了“通过阈值”。量子计算机越好，你可以设置的“通过阈值”就越高。当阈值足够高时，仅使用经典方法“欺骗”交叉熵基准就变得效率低下。
- 因此，如果样本能够快速返回并且满足高阈值，那么研究团队就可以确信它们是由量子计算机生成的，因此是真正随机的。
这证实了 Quantinuum 的量子计算机不仅无法与传统计算机匹敌，而且还可以可靠地用于从量子计算机产生可证明的随机种子，而无需构建自己的设备，甚至无需信任您正在访问的设备。
展望
随着终端用户在持续的网络威胁下对安全的需求不断增长，关键网络安全环境中随机性的使用将倾向于量子资源。
量子效用时代为企业和政府解决重大而困难的问题提供了全新的激进方法的希望。
Quantinuum 的 H2 现在已经向网络安全供应商和客户展示了实用价值，其中非确定性的加密源可能随着时间的推移被自然界自身的随机源所取代。
2025 年，我们将推出 Helios 设备，该设备能够支持至少 50 个高保真逻辑量子比特，从而进一步扩大我们在量子计算领域的领先地位。因此，我们将继续保持披露目标并实现或超越目标的记录。这一承诺至关重要，因为它在我们的合作伙伴和合作者中产生了信心和信念，即今天报告的实证结果可以带来成功的商业应用。
Helios 目前已进入后期测试阶段，将于今年晚些时候投入商业使用，它具有更高的保真度、更大的规模和更高的可靠性。它有望为我们的客户带来更广泛的混合量子超级计算机会，使量子计算比以往任何时候都更有价值、更容易获得。
2025 年，我们期待增加另一款产品，为需要这一基础元素保护其企业和组织的广大客户提供具有可认证随机种子量子源的网络安全产品组合。
