量子威脅：比特幣爲保障我們的數字未來而鬥爭

比特幣會引領與量子計算的鬥爭，以確保我們的數字未來嗎？

Leeor Shimron加密貨幣依賴於尖端技術，但量子計算可能會挑戰維持比特幣安全的加密基礎。隨着量子技術的加速發展，對比特幣區塊鏈風險的擔憂正在增加，但這一威脅遠不止於加密貨幣。銀行、支付、通信和其他關鍵行業面臨類似的脆弱性，使得量子韌性成爲全球的當務之急。

比特幣開發者能否在一個2萬億美元的金礦的激勵下，帶頭開創量子抗性保護？讓我們探索量子領域，評估其對比特幣和社會的影響，以及審視爲保護我們的數字未來所採取的積極措施。

量子飛躍：我們今天的現狀

量子計算不再是科幻小說。與經典計算機處理0或1的比特不同，量子計算機使用量子比特或量子位，由於疊加態和糾纏，它們可以同時存在於多種狀態。這使得量子機器能夠以空前的速度解決復雜問題，例如破解密碼編碼。

截至2025年中，量子計算仍處於青春期。谷歌的Willow芯片，一款105量子比特的處理器，在2024年通過降低錯誤率引起了轟動，這是實現可擴展量子系統的關鍵一步。IBM正在推進到2026年實現1000量子比特芯片，並計劃在2030年代初期實現百萬量子比特系統。其他參與者，如PsiQuantum、英特爾和QuEra Computing，也在不斷進步，PsiQuantum在類似的時間框架內目標是實現百萬量子比特光子芯片。

這些公司與學術界和政府的倡議共同推動着進展，但我們距離打破像比特幣這樣的強大加密系統所需的數百萬個容錯量子比特還遠得很。

更多爲您推薦國家標準與技術研究院(NIST)估計，能夠威脅當前密碼標準的量子計算機最早將在2030年代出現。錯誤修正和硬件穩定性方面仍然存在重大障礙，使得實用的大規模量子計算機至少還需十年或更長時間。

比特幣的風險：破解密碼學代碼

比特幣的安全性建立在兩個密碼學支柱之上：橢圓曲線數字籤名算法(ECDSA)用於保護錢包，以及SHA-256用於挖礦和交易完整性。這些在經典計算機面前是堅如磐石的，但像Shor和Grover的量子算法則構成理論上的威脅。

Shor算法可以指數級加速大數分解和離散對數問題，可能允許量子計算機從公鑰推導私鑰。這將危及比特幣錢包，特別是較舊的支付給公鑰(P2PK)和重復使用的支付給公鑰哈希(P2PKH)地址，這些地址暴露了公鑰。

2022年德勤的一項研究估計，比特幣供應的25% (大約爲400萬個BTC，按當前價格價值超過5000億美元)可能面臨風險。像比特幣的匿名創始人中本聰所擁有的那些沉睡錢包，由於公開密鑰暴露而特別容易受到攻擊。

格羅弗算法雖然影響較小，但可能會將SHA-256的安全強度減半，這可能使得具備量子能力的礦工在解決工作量證明難題時佔據優勢。這可能會集中礦業權力，威脅比特幣的去中心化理念，盡管網路的難度調整可能會在短期內緩解這種幹擾。

一種最壞情況的“Q-Day”場景，如果量子計算機大量破解ECDSA，可能會導致市場充滿被盜的比特幣，從而削弱信任並可能導致其價格崩潰。像Casa的CTO Jameson Lopp這樣的專家警告說，這樣的事件可能是災難性的，盡管它仍然是一個遙遠的可能性。

時間框架：十年的喘息空間？

比特幣有時間準備。目前的量子計算機，如谷歌的Willow，遠未達到破解ECDSA所需的估計1300萬到3億個量子位的實用時間框架。IBM的路線圖建議到2033年將有幾千個量子位，仍然相差幾個數量級。大多數專家認爲對比特幣的量子威脅至少還有十年，可能到2030年代或更晚，這取決於構建容錯系統的工程挑戰。

然而，一些樂觀的預測表明，如果量子技術的進步顯著超出預期，比特幣可能在五年內面臨風險。這一觀點是由谷歌的克雷格·吉德尼關於利用更少的量子比特破解RSA的估計所推動的，但它是少數意見，並且被認爲對於比特幣更強的ECDSA加密技術不太可能。更緊迫的是“現在收集，未來解密”的威脅，敵對者今天收集加密數據，例如來自閒置錢包的交易數據，以便未來解密，這增加了保護易受攻擊地址的緊迫性。

緩解策略：構建量子抗性比特幣

比特幣社區正在積極應對這些風險。以下是關鍵策略：

• 後量子密碼學 (PQC): 自2016年以來，NIST一直在標準化量子抗性算法，其中基於格的密碼學(如Dilithium、Falcon)和基於哈希的籤名(如SPHINCS+、Lamport)作爲領先者。這些依賴於量子計算機難以解決的數學問題。
• 軟分叉和混合模型： 將比特幣過渡到PQC可能涉及軟分叉，引入量子抵抗籤名，例如具有增強安全性的Schnorr基礎方案。比特幣開發者Hunter Beast提出的QuBit等提案，旨在集成後量子公鑰。結合經典與量子抵抗加密的混合方法，可以確保過渡期間的向後兼容性。
• 量子抗性地址遷移協議 (QRAMP)： 像 QRAMP 這樣的概念性提案鼓勵用戶將資金從易受攻擊的 P2PK 和 P2PKH 地址遷移到量子安全格式。雖然仍處於早期討論階段，缺乏正式實施，但此類協議可以保護現有資金，盡管它們可能會增加交易大小並需要社區共識。
• 用戶最佳實踐： 比特幣持有者可以通過避免地址重用、使用多重籤名錢包以及將資產存儲在冷錢包中來降低風險。這些做法可以最小化公鑰暴露，使錢包即使在量子能力出現時也更難被利用。
• 社區警覺性： 比特幣的開源社區是其力量。諸如項目十一的Q日獎，向任何能夠利用Shor算法破解ECC密鑰的人提供1 BTC，正在對脆弱性進行壓力測試，並加速PQC的採用。

更大的圖景：對社會數字基礎設施的威脅

量子計算的影響遠超比特幣，威脅着支撐現代生活的密碼系統。銀行在安全交易中依賴RSA和ECC，從電匯到信用卡支付。

量子突破可能會使銀行帳戶和金融系統面臨欺詐風險，潛在地擾亂全球市場。像Visa和Swift這樣的支付網絡，每年處理數萬億的交易，依賴於類似的密碼學，而“Q-Day”泄露可能會停止交易或削弱消費者信任。

通信平台，如用於安全瀏覽的TLS/SSL、VPN和像Signal這樣的加密消息應用程序，面臨漏洞，風險數據泄露或前所未有的監視。關鍵基礎設施，包括存儲敏感患者數據的醫療系統和保護機密信息的政府網路，同樣面臨風險。

威脅的規模令人震驚。2023年EY量子網絡安全報告引用了Forrester的研究，估計量子計算機在5到30年內有50%-70%的概率能夠破解當前的加密系統，這意味着大多數依賴非對稱加密的全球數字交易(例如，RSA，ECC)都是脆弱的。國家安全備忘錄10要求美國聯邦系統在2035年前過渡到PQC，這是比特幣開發者可能會對齊的時間表。

與面臨官僚延誤的中心化系統不同，比特幣的去中心化治理和2萬億美元的市場資本爲開發者創造了獨特的激勵。這一巨大的“蜜罐”激勵開發者開創量子抗性解決方案，可能爲其他行業樹立標準。像QuBit和QRL這樣的項目展示了加密貨幣如何引領潮流，利用開源協作比銀行或政府更快地部署PQC。

對於投資者來說，量子風險已經引起關注。黑石公司在其比特幣ETF (IBIT) 的2025年備案中將量子計算列爲長期關注的問題，標志着機構的意識。比特幣的適應性使其具有優勢，但向PQC的過渡可能引發關於區塊大小、交易吞吐量和網路升級的辯論——這些問題歷史上一直分裂着社區。

前行之路：準備，而非恐慌

比特幣的韌性在於其進化的能力。Y2K危機表明，技術系統可以通過協同努力適應生存威脅，比特幣的量子挑戰也不例外。社區有一個窗口期，可能是10到15年甚至更長時間，來實施抗量子解決方案。開發者正在打下基礎，用戶可以採取立即措施來保護資產。

真正的風險不是量子計算，而是自滿。比特幣開發者在2萬億美元的激勵下，處於獨特的位置，能夠引領量子抗性密碼學的進步，可能會創造出銀行、支付處理商和政府可以效仿的最佳保護措施。

正如Naoris Protocol的David Carvalho所指出的：“中本聰給了世界一個新的貨幣系統，但從未說過它不能演變。”通過擁抱PQC，促進共識，並保持警惕，比特幣能夠經受住量子風暴，並爲量子安全的數字世界樹立先例。