量子时代来临:加密市场能否经得起考验?

CN
7 小時前

随着量子技术的不断突破,这一被视为前沿科研的领域,正在悄然改变全球对数字安全的认知。与此同时,比特币(BTC)等加密资产也被重新置于放大镜下:人们开始担心,当量子计算能力达到某个关键点,支撑比特币安全性的基础是否还能稳固。


近期量子计算的进展,使这场原本停留在理论层面的讨论变得愈发现实,也让市场、技术社区与投资者重新审视比特币在未来科技浪潮中的安全边界。 


传统计算机使用比特(bit)作为最小的信息单位,每个比特只能是0或1,通过这些比特的排列组合进行运算。而量子计算机使用量子比特(qubit),它们具有两个关键特性:


叠加:量子比特可以同时处于0和1两种状态的叠加。这意味着一个量子比特在被测量之前,可以同时“尝试”0和1两种可能性。


纠缠:量子比特之间可以形成紧密关联,一个量子比特的状态会与另一个量子比特的状态相互依赖,即便它们相距很远。这种关联使得量子比特能够协同工作,处理更复杂的信息。


例如,在优化物流路线、模拟分子结构等任务上,量子计算展现出巨大的潜力。传统计算机可能需要数年才能完成的运算,量子计算机可能只需要几秒或几分钟。同时,量子计算机也更擅长处理概率和组合问题,因为它能够同时探索多种可能性,而不是一条条顺序尝试。


用大白话来比喻:传统计算机就像在迷宫中一步步走,每次只能选一条路。而量子计算机就像能同时沿着所有道路前进,并在短时间内找到最优出口。           


比特币的安全依赖于两大核心技术:公私钥加密和哈希算法。每个比特币地址背后都有一个私钥,用户通过私钥进行交易签名,而公钥则用于验证交易。当前的加密方法,如椭圆曲线数字签名算法(ECDSA),在经典计算机上被认为是安全的,因为即使使用最强大的超级计算机,穷举私钥的时间也会长到天文数字。


然而,如同上文所述,量子计算可以显著加速某些计算过程。特别是,量子算法中的Shor算法能够在多项式时间内分解大整数和破解椭圆曲线加密,这意味着拥有足够量子计算能力的攻击者理论上可以从公开的比特币公钥中迅速推算出对应私钥,从而控制他人的比特币。


虽然目前实际可用的量子计算机还无法完成这一任务,但研究表明,一旦量子硬件达到百万量级量子比特规模,这种威胁将不再是科幻。


Alice & Bob公司的CEO Théau Peronnin在最近接受《财富》采访时也称,目前量子技术还不足以对加密货币构成威胁,但技术正在快速接近这一点。


“在可预见的未来,量子计算机发展仍将非常小、非常慢,这其实很有趣。量子计算是指数级加速,但如果你把指数曲线放大看,其前期变化几乎平缓,只有到临界点才会急剧上升。我们目前才刚到拐点阶段,现在的量子计算机还不比你的智能手机强。但再过几年,它将比有史以来最大的超级计算机还要强。”


他说:“市场可能还有几年的安全期,但我不会持有比特币了。基本上,到2030年,它们需要进行硬分叉,量子计算机在那之后不久就会具备威胁能力。” 


比特币在确认交易一旦写入区块链就不可更改,这虽然保障了比特币的安全与信任,但也限制了其快速升级加密标准的能力。任何涉及后量子加密(PQC)的重大变更,都需要矿工和用户达成广泛共识,这一过程可能缓慢且争议不断。


不过,为了应对这些挑战,比特币正在探索混合迁移模式,让用户可以同时使用传统的ECDSA地址和新的 PQC地址,从而在不破坏网络的情况下提升安全性。尽管难度较大,比特币开发者已意识到升级的紧迫性,并正推进逐步过渡方案,以保障长期安全。 


近年来,量子计算领域持续取得突破性进展,硬件和算法技术均在加速发展。比如,美国Caltech团队利用中性原子技术成功构建了6100个量子比特系统,并在室温下实现12.6秒的相干时间,为实现容错量子计算奠定了基础。


同时,谷歌发布的“Quantum Echoes”算法在其量子芯片上运行时,比经典超级计算机最快算法快1.3万倍。谷歌表示,这一突破为量子技术在未来五年内实现实际应用铺平了道路。


在硬件技术上,超导、光子等多条技术路线均在稳步推进,为量子比特规模扩大和计算精度提升提供支持。学术界和产业界也在加紧探索从噪声中级量子设备(NISQ)向真正容错量子计算机过渡的可行路径,包括提升错误校正能力和算法可验证性。


面对量子技术的快速发展,区块链网络必须不断进化以维持安全性和完整性。快速适应是关键:网络需优先引入PQC,以应对即将到来的量子威胁。同时,区块链的去中心化特性增加了升级难度,也需要各方利益相关者达成共识。


原文: 《 量子时代来临:加密市场能否经得起考验?  》

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