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量子计算的威胁：比特币安全面临的新挑战
想要盗取比特币？理论上，你只需要找到受害者的16位公钥，然后通过解决所谓的"椭圆曲线离散对数问题"来计算出他们的私钥。听起来很简单，对吧？然而，使用普通计算机完成这一任务所需的时间大约是宇宙剩余寿命的5000万倍——约等于650亿亿年。但如果拥有合适的量子计算机，这一看似无法破解的难题将变得易如反掌，可能只需不到10分钟就能完成。
量子计算对加密技术的冲击
量子计算对加密技术的威胁并非新鲜话题。许多专家认为我们至少还有十年或更长时间来开发抗量子加密技术。然而，最近量子计算的快速发展正在大幅缩短这一时间窗口。根据Fact Based Insights的预测，最激进的估计认为到2027年，比特币就可能被破解。
周四，顶尖密码学家将在加州大学圣巴巴拉分校参加美国国家标准与技术研究院（NIST）后量子密码学半决赛。会议的几个月后将公布NIST竞赛的决赛选手，但确定最终获胜者可能需要数年时间。密码学家表示，由此产生的标准代表着区块链抵抗量子计算快速逼近能力的最佳希望。
量子计算的工作原理
传统计算机的晶体管以1和0的形式捕获数据。量子计算机则不同，相同的输入（称为量子比特）可以同时表示0和1，这种非二元状态被称为"量子叠加态"。这使得量子计算机的运算能力呈指数级增长；一个单独的叠加态量子比特至少可以处理普通计算机上两个全尺寸晶体管的处理负载。
目前，最好的量子计算机可能是谷歌的Bristlecone量子计算机，拥有72个量子比特。但据后量子密码学博士生Miruna Rosca透露，破解当前加密算法可能需要约4000个量子比特。
应对量子威胁的时间表
制造量子计算机的专家推测，后量子密码学成为现实问题可能还需要大约十年时间。以太坊核心研究员Danny Ryan也持有类似观点："这在未来10年内不会成为真正的问题，甚至可能在20到30年内都不会。但考虑到我们往往不擅长估计这类事情，我们应该尽早做好转型准备。"
然而，其他人认为这个问题需要立即关注，因为量子计算不仅对比特币构成威胁，还可能对网络安全造成重大影响。
抗量子技术发展现状
量子计算对密码学家和黑客同样有效。量子密码学具有独特的特性：由于构成加密交易的质子在观察时会发生变化，成功的攻击者将不得不违背物理定律来拦截它。这使得量子级别编码的信息能够抵抗所谓的"中间人攻击"。
一些区块链声称已经应用了抗量子技术来确保签名和哈希保持加密，包括QRL、IOTA、HyperCash和Starkware。但由于量子计算仍处于发展初期，很难确定这些声称的可靠性。
未来的挑战与机遇
对于以太坊或比特币这样的大型区块链来说，开发算法可能不是最困难的部分。与中心化协议的所有者可以随意更新系统不同，区块链本质上具有民主性，需要数千名矿工达成广泛共识才能通过升级。
2019年国家科学院的一份报告得出结论，即使量子计算还有大约十年的时间，优先开展研究也是必要的，以尽量减少"潜在安全和隐私灾难的可能性"。是时候行动起来，未雨绸缪了。
