美国投入2.15亿美元加速容错量子计算机研发
美国能源部(DOE)的目标是在2028年前展示拥有数百个逻辑量子比特的机器。对于比特币而言,这一消息值得高度关注。理论上,足够强大的量子计算机未来可能攻击保护某些比特币的签名机制。此外,本周一位以太坊研究人员提出了另一重担忧:在著名的“Q-Day”(量子计算威胁日)到来之前,人工智能(AI)可能会加速这一威胁的到来。
核心要点摘要
- 美国计划投入高达2.15亿美元以加速量子计算的发展。
- 目前没有任何量子计算机能够破解比特币的密码学体系。
- Ethereum基金会研究员Justin Drake警告称,人工智能也可能加速发现数学漏洞的过程。
比特币视角下的美国量子竞赛
该美国计划名为“Quantum Genesis Q Competition”。美国能源部旨在资助那些能够建造真正可用于科学研究的量子计算机的企业。与此同时,人工智能已经显著降低了比特币某些量子保护技术的成本,这推动了加速进程。
该竞赛规划了高达2.15亿美元的奖金池。第一阶段将支付几个中间阶段的费用。随后,1亿美元将分配给那些能够演示至少拥有100个逻辑量子比特的科学机器的团队。另外两个各5000万美元的资金包分别针对150个和200个逻辑量子比特的阈值。
美国能源部希望在2028年前实现拥有“数百个”逻辑量子比特的系统。这个数字需要进一步解释。当前的量子计算机经常宣称拥有数百或数千个物理量子比特,但它们仍然极易出错。一个逻辑量子比特由多个物理量子比特组成,以实现足够可靠的计算。
在讨论攻击现代密码学时,真正关键的是这些逻辑量子比特的数量。美国政府并未隐藏其雄心壮志。“Quantum Genesis”项目旨在结合量子计算、超级计算机和人工智能。优先应用领域包括化学、材料物理、应用数学和核科学。
比特币并非该项目的直接目标。但为科学研究取得的进展最终可能导致制造出能够解决当今加密货币安全问题的数学难题的机器。这正是该话题变得引人入胜的地方。
为何量子计算机可能威胁部分BTC
比特币使用多种密码学机制。SHA-256主要用于保障挖矿及网络的哈希系统。交易还依赖于secp256k1椭圆曲线密码学。
主要令人担忧的是第二部分。私钥用于签署交易,关联的公钥允许网络验证签名是否有效。使用经典计算机时,从公钥中检索私钥被认为在实践上是不可能的。
一台足够强大并使用Shor算法的量子计算机可能会改变这一局面。理论上,它可以解决底层保护机制的数学问题,并从暴露的公钥中重建私钥。
但目前尚不可能。
专门致力于以太坊量子抗性的官方页面(以太坊账户也使用椭圆曲线密码学)引用了谷歌量子AI于3月发表的一项研究。该研究估计,攻击256位椭圆曲线密码学大约需要1,200个逻辑量子比特,这远低于一些早期的估计。
比特币面临量子挑战:威胁遥远但真实存在
美国能源部在其竞赛中目标是达到100至200个逻辑量子比特。差距依然巨大。而且,仅比较这一点是不够的:量子比特数量并非唯一因素。还必须考虑可能的操作次数、错误校正、机器稳定性以及攻击所需的时间。
目前,没有任何现有的量子计算机能够通过计算所有者的私钥来窃取比特币。
开发者们已不再忽视这一威胁。BIP-361项目估计,截至2026年3月1日,超过34%的比特币已经公开了链上公钥。这并不意味着现在可以窃取34%的BTC。它仅仅指出一部分供应量如果出现在具有密码学意义的量子机器面前,将成为更直接的打击目标。
Ethereum研究员引入AI变量
本周,辩论进入了新的维度。以太坊基金会研究员Justin Drake呼吁区块链行业冷静地开始准备他所谓的“掩体模式”(bunker mode)。他的担忧不仅限于量子计算。Drake认为,人工智能在数学领域的快速进步最终可能会发现针对ECDSA(椭圆曲线数字签名算法)的未知捷径。在最悲观的情景下,问题可能在“几个月内而非几年内”变得严重。
他并没有说ECDSA已被破解。目前没有任何允许从比特币钱包公钥中检索私钥的实际攻击被公开演示。这种警告更多源于辅助数学的人工智能进步速度。OpenAI最近发布了几百篇由其内部模型生成的数学著作。Drake认为这表明AI系统正变得能够快速探索长期仅限人类研究者涉足的问题。
比特币正是基于这样一个假设:某些数学问题极其难以解决。如果AI发现了效率更高的新算法,所需的暴力破解力量可能会减少。Vitalik Buterin对此假设非常重视,并公开回应了Drake。
他甚至走得更远:一些被认为具有量子抗性的解决方案,特别是基于欧几里得格子的密码学,也可能因AI产生的数学成果而遭受攻击推进。
但Buterin拒绝恐慌。他不建议用户迅速转移资产。准备不足的迁移本身可能导致损失。这一细微差别很重要:研究人员的警报并不等同于密码学崩溃。
比特币地址并非都以相同方式暴露
尽管如此,Drake仍为大额持有者提出了一项简单措施:在可行的情况下,优先使用尚未在链上显示公钥的新地址。为什么?某些比特币地址形式在未花费资金之前,会将公钥隐藏在哈希值之后。这使得潜在攻击者失去了寻找私钥所需的起点。
但这种机制并不能保护所有硬币。旧的Pay-to-Public-Key输出直接暴露公钥。Taproot也有此类特殊性。当现代地址在花费后被重复使用时,其公钥可能已经泄露。
这一辩论在生态系统中已持续数月。Adam Back曾呼吁比特币逐步准备应对量子的过渡。然而,关于紧迫性的意见分歧强烈。一些研究人员认为窗口期仅有几年。另一些人则认为必要的硬件仍需数十年才能达到。目前的实验与真正的密码学问题相比显得微不足道。正是为了避免在最后时刻被迫做出决定,开发者们已经在研究不同的解决方案。比特币从未完全采用后量子密码学构建。在威胁变为现实之前,它很可能需要进化。
比特币正在准备多条退路
最受关注的提案之一是BIP-360。该项目引入了一个新的输出类型,称为Pay-to-Merkle-Root(P2MR)。其想法 notably 是移除Taproot中使用的密钥支出路径,该路径会暴露公钥。
BIP-360并未使比特币完全具备量子抗性。它减少了部分攻击面,并为更容易集成新签名的架构做好了准备。该项目目前处于提案阶段,尚未在比特币上激活。
另一个项目BIP-361则走得更远。它设想在引入真正的后量子方法后,比特币可以逐步停止接受一些旧的可疑签名类型。目标将是鼓励持有者在Q-Day之前进行迁移。
该提案仍处于草案形式。机构开始密切关注这一主题。BlackRock、Coinbase、Strategy以及其他几家参与者加入了一个拥有1500万美元资金的联盟,致力于比特币的量子安全工作。因此,准备工作现已超越少数开发者的讨论,成为一个金融议题。政府也没有减缓自身的研发步伐。
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