2026年9月8日——全球领先的全栈量子平台与量子代工厂IonQ今日发布了首份关于运行Shor算法的完整、端到端容错资源估算。IonQ研究团队的这篇具有历史意义的论文采用其近期发布的 Walking Cat 架构，展示了一个特定应用如何针对离子阱量子计算机进行优化。该工作得出结论：一台拥有20,000个物理量子比特的IonQ量子计算机预计能在不到26天的时间内破解secp256k1——即比特币等区块链技术所使用的256位椭圆曲线。IonQ之所以选择对secp256k1运行Shor算法，是因为它是当今生产环境中最受严密审查的密码学标准之一。

这一成果展示了IonQ强大的全栈能力。IonQ的量子平台研究人员通过对算法、编译器、硬件架构和纠错层进行协同优化，降低了破解secp256k1所需的资源需求。这些优化可映射到高价值的科学和商业应用中，使IonQ的近期机器稳稳进入实用规模量子计算的领域。 

IonQ董事长兼首席执行官Niccolo de Masi表示：“2025年，我曾指出Q-Day的时间范围正大幅提前——从2030年代提前到2020年代。大型企业和美国政府如今也认同这一判断，白宫于今年夏天早些时候发布了关于量子安全的行政命令。” 

De Masi补充道：“正如今天这篇具有历史意义的论文所详细展示的那样，IonQ卓越的全栈方法提供了强大能力。我们正按计划在2027年推出完全容错的10,000物理量子比特系统，并于2028年在实验室、制造和部署方面取得进一步重大进展。我们的量子平台涵盖软件、后量子密码学（PQC）和量子密钥分发硬件（QKD）。我们相信，IonQ具备独特优势，能够帮助我们的国家和盟友抵御对手在量子时代将构成的网络风险。”

—— Niccolo de Masi，IonQ董事长兼首席执行官

“这是首次有人对一个实用规模的量子算法进行成本估算，并且没有把那些通常主导真实机器运行时间的部分近似掉。我们将每一个操作都编译到我们架构所运行的实际纠错原语层。今天的论文证明了——而非假设——整个计算成功的概率下界。需要指出的是，在IonQ研究期间，没有任何已部署的数字资产或加密货币平台受到影响。”

—— Chris Ballance，IonQ量子计算总裁

“这种完整度正是将资源估算转化为工程蓝图的关键。这项计算所需的硬件资源数量与我们已经在着手构建的系统处于同一量级。IonQ今天已经证明，容错量子计算是一个具有清晰、可问责路径的挑战性工程问题，而非一个遥远的抽象概念。”

—— John Gamble，IonQ架构副总裁

“发生变化的并不只是某一次突破，而是技术栈每一层上持续不断、层层叠加的进步。曾经需要数百万物理量子比特的计算，如今在我们路线图上只需一台20,000量子比特的IonQ机器即可完成。我们对Shor算法的全栈实现，支撑着客户带给IonQ的路线图上的所有其他应用：化学、金融服务、材料科学、优化、国防与情报。” 

—— Martin Roetteler，IonQ量子应用研发副总裁

全栈量子能力的更广泛信号

该论文基于IonQ的 Walking Cat 架构，该架构于2026年4月作为全球首个容错量子计算机全栈蓝图发布。论文针对椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）提出了一个基于囚禁离子和量子LDPC码的Walking Cat架构优化版本。IonQ表示，这一成果最好首先被理解为一个能力里程碑，其次才是安全发现：一个已存在三十年之久的问题，在一项多层次研究中被端到端地重新架构。这种不局限于任何单一算法的全栈方法论，正是IonQ在其密码学之外的广泛量子应用路线图中所采用的方法。 

• 25.7天：在secp256k1上每次尝试求解256位ECDLP的预计时间
• 19,397个物理量子比特：设备总规模
• 逻辑层包含1,457个逻辑量子比特与3,900万个Toffoli门
• 首个完整映射到底层量子纠错（QEC）码与纠错电路的端到端估算
• 算法成功概率的一个严谨、可证明的下界，而非启发式论证
• 结果与IonQ公开声明的硬件路线图（约2028年时间框架）上的系统规模一致

“我们的研究结果清晰界定了椭圆曲线安全系统所面临的风险。那些旨在取代它们的算法，同样需要经过我们刚才在这里所做的那种严格压力测试，这也是IonQ打算持续进行的工作。今天的结果最好首先被理解为一个能力里程碑，其次才是安全发现：一个已存在三十年之久的问题，在一项多层次研究中被端到端地重新架构。这种不局限于任何单一算法的全栈方法论，正是IonQ在其密码学之外的广泛量子应用路线图中所采用的方法，”IonQ量子平台总裁Jordan Shapiro表示。

这项工作是一项架构与资源估算研究，与IonQ公开声明的路线图一致，该路线图的目标是在2028年时间框架内实现具备相关能力的系统。完整论文题为Computing 256-bit elliptic curve discrete logarithms in 26 days on a fault-tolerant trapped-ion quantum computer with 20,000 qubits，可在此处获取。

安全影响

在整个研究过程中，IonQ在公开发表前遵循了负责任披露的做法。公司提前向美国政府及行业合作伙伴分享了这项工作的预印副本，并围绕其影响举办了讨论。

这项工作所描述的密码学暴露面与身份验证和完整性有关，而非机密性。椭圆曲线签名支撑着代码签名、证书层级、设备身份和长期信任根。与对加密数据的攻击不同，签名被破解的影响是面向未来可利用的，而不是追溯性地针对今天已记录的流量。

这项估算是基于近期已发表的工作，而非宣布一种新攻击。IonQ的逻辑层数据较此前关于优化点加电路及椭圆曲线加密货币资源估算的类似研究更进一步。这里的新颖之处在于针对特定架构的核算：同一算法在高码率纠错离子阱机器上的运行成本，与在表面码上的成本有何不同。与近期同类工作一致，IonQ将发布资源估算结果，但不会公开具体电路。

缓解措施已经标准化，如今即可使用。基于哈希的无状态数字签名算法（SLH-DSA）和ML-DSA均不受此类结果影响。签名之所以通常被排在后量子迁移规划的最后阶段，恰恰是因为信任根是最难替换的要素，这也正是早期且精确的估算具有价值的原因。随着底层数学的不断进步，同类风险还将出现在其他曲线和密钥长度上。因此，这一发现表明了为何纵深防御战略和密码敏捷性必须是持续投入。IonQ的全栈安全路线图旨在帮助各组织为即将到来的量子威胁做好准备并加以适应。