量子威胁：比特币为保障我们的数字未来而斗争

比特币会引领与量子计算的斗争，以确保我们的数字未来吗？

Leeor Shimron加密货币依赖于尖端技术，但量子计算可能会挑战维持比特币安全的加密基础。随着量子技术的加速发展，对比特币区块链风险的担忧正在增加，但这一威胁远不止于加密货币。银行、支付、通信和其他关键行业面临类似的脆弱性，使得量子韧性成为全球的当务之急。

比特币开发者能否在一个2万亿美元的金矿的激励下，带头开创量子抗性保护？让我们探索量子领域，评估其对比特币和社会的影响，以及审视为保护我们的数字未来所采取的积极措施。

量子飞跃：我们今天的现状

量子计算不再是科幻小说。与经典计算机处理0或1的比特不同，量子计算机使用量子比特或量子位，由于叠加态和纠缠，它们可以同时存在于多种状态。这使得量子机器能够以空前的速度解决复杂问题，例如破解密码编码。

截至2025年中，量子计算仍处于青春期。谷歌的Willow芯片，一款105量子比特的处理器，在2024年通过降低错误率引起了轰动，这是实现可扩展量子系统的关键一步。IBM正在推进到2026年实现1000量子比特芯片，并计划在2030年代初期实现百万量子比特系统。其他参与者，如PsiQuantum、英特尔和QuEra Computing，也在不断进步，PsiQuantum在类似的时间框架内目标是实现百万量子比特光子芯片。

这些公司与学术界和政府的倡议共同推动着进展，但我们距离打破像比特币这样的强大加密系统所需的数百万个容错量子比特还远得很。

更多为您推荐国家标准与技术研究院(NIST)估计，能够威胁当前密码标准的量子计算机最早将在2030年代出现。错误修正和硬件稳定性方面仍然存在重大障碍，使得实用的大规模量子计算机至少还需十年或更长时间。

比特币的风险：破解密码学代码

比特币的安全性建立在两个密码学支柱之上：椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)用于保护钱包，以及SHA-256用于挖矿和交易完整性。这些在经典计算机面前是坚如磐石的，但像Shor和Grover的量子算法则构成理论上的威胁。

Shor算法可以指数级加速大数分解和离散对数问题，可能允许量子计算机从公钥推导私钥。这将危及比特币钱包，特别是较旧的支付给公钥(P2PK)和重复使用的支付给公钥哈希(P2PKH)地址，这些地址暴露了公钥。

2022年德勤的一项研究估计，比特币供应的25% (大约为400万个BTC，按当前价格价值超过5000亿美元)可能面临风险。像比特币的匿名创始人中本聪所拥有的那些沉睡钱包，由于公开密钥暴露而特别容易受到攻击。

格罗弗算法虽然影响较小，但可能会将SHA-256的安全强度减半，这可能使得具备量子能力的矿工在解决工作量证明难题时占据优势。这可能会集中矿业权力，威胁比特币的去中心化理念，尽管网络的难度调整可能会在短期内缓解这种干扰。

一种最坏情况的“Q-Day”场景，如果量子计算机大量破解ECDSA，可能会导致市场充满被盗的比特币，从而削弱信任并可能导致其价格崩溃。像Casa的CTO Jameson Lopp这样的专家警告说，这样的事件可能是灾难性的，尽管它仍然是一个遥远的可能性。

时间框架：十年的喘息空间？

比特币有时间准备。目前的量子计算机，如谷歌的Willow，远未达到破解ECDSA所需的估计1300万到3亿个量子位的实用时间框架。IBM的路线图建议到2033年将有几千个量子位，仍然相差几个数量级。大多数专家认为对比特币的量子威胁至少还有十年，可能到2030年代或更晚，这取决于构建容错系统的工程挑战。

然而，一些乐观的预测表明，如果量子技术的进步显著超出预期，比特币可能在五年内面临风险。这一观点是由谷歌的克雷格·吉德尼关于利用更少的量子比特破解RSA的估计所推动的，但它是少数意见，并且被认为对于比特币更强的ECDSA加密技术不太可能。更紧迫的是“现在收集，未来解密”的威胁，敌对者今天收集加密数据，例如来自闲置钱包的交易数据，以便未来解密，这增加了保护易受攻击地址的紧迫性。

缓解策略：构建量子抗性比特币

比特币社区正在积极应对这些风险。以下是关键策略：

• 后量子密码学 (PQC): 自2016年以来，NIST一直在标准化量子抗性算法，其中基于格的密码学(如Dilithium、Falcon)和基于哈希的签名(如SPHINCS+、Lamport)作为领先者。这些依赖于量子计算机难以解决的数学问题。
• 软分叉和混合模型： 将比特币过渡到PQC可能涉及软分叉，引入量子抵抗签名，例如具有增强安全性的Schnorr基础方案。比特币开发者Hunter Beast提出的QuBit等提案，旨在集成后量子公钥。结合经典与量子抵抗加密的混合方法，可以确保过渡期间的向后兼容性。
• 量子抗性地址迁移协议 (QRAMP)： 像 QRAMP 这样的概念性提案鼓励用户将资金从易受攻击的 P2PK 和 P2PKH 地址迁移到量子安全格式。虽然仍处于早期讨论阶段，缺乏正式实施，但此类协议可以保护现有资金，尽管它们可能会增加交易大小并需要社区共识。
• 用户最佳实践： 比特币持有者可以通过避免地址重用、使用多重签名钱包以及将资产存储在冷钱包中来降低风险。这些做法可以最小化公钥暴露，使钱包即使在量子能力出现时也更难被利用。
• 社区警觉性： 比特币的开源社区是其力量。诸如项目十一的Q日奖，向任何能够利用Shor算法破解ECC密钥的人提供1 BTC，正在对脆弱性进行压力测试，并加速PQC的采用。

更大的图景：对社会数字基础设施的威胁

量子计算的影响远超比特币，威胁着支撑现代生活的密码系统。银行在安全交易中依赖RSA和ECC，从电汇到信用卡支付。

量子突破可能会使银行账户和金融系统面临欺诈风险，潜在地扰乱全球市场。像Visa和Swift这样的支付网络，每年处理数万亿的交易，依赖于类似的密码学，而“Q-Day”泄露可能会停止交易或削弱消费者信任。

通信平台，如用于安全浏览的TLS/SSL、VPN和像Signal这样的加密消息应用程序，面临漏洞，风险数据泄露或前所未有的监视。关键基础设施，包括存储敏感患者数据的医疗系统和保护机密信息的政府网络，同样面临风险。

威胁的规模令人震惊。2023年EY量子网络安全报告引用了Forrester的研究，估计量子计算机在5到30年内有50%-70%的概率能够破解当前的加密系统，这意味着大多数依赖非对称加密的全球数字交易(例如，RSA，ECC)都是脆弱的。国家安全备忘录10要求美国联邦系统在2035年前过渡到PQC，这是比特币开发者可能会对齐的时间表。

与面临官僚延误的中心化系统不同，比特币的去中心化治理和2万亿美元的市场资本为开发者创造了独特的激励。这一巨大的“蜜罐”激励开发者开创量子抗性解决方案，可能为其他行业树立标准。像QuBit和QRL这样的项目展示了加密货币如何引领潮流，利用开源协作比银行或政府更快地部署PQC。

对于投资者来说，量子风险已经引起关注。黑石公司在其比特币ETF (IBIT) 的2025年备案中将量子计算列为长期关注的问题，标志着机构的意识。比特币的适应性使其具有优势，但向PQC的过渡可能引发关于区块大小、交易吞吐量和网络升级的辩论——这些问题历史上一直分裂着社区。

前行之路：准备，而非恐慌

比特币的韧性在于其进化的能力。Y2K危机表明，技术系统可以通过协同努力适应生存威胁，比特币的量子挑战也不例外。社区有一个窗口期，可能是10到15年甚至更长时间，来实施抗量子解决方案。开发者正在打下基础，用户可以采取立即措施来保护资产。

真正的风险不是量子计算，而是自满。比特币开发者在2万亿美元的激励下，处于独特的位置，能够引领量子抗性密码学的进步，可能会创造出银行、支付处理商和政府可以效仿的最佳保护措施。

正如Naoris Protocol的David Carvalho所指出的：“中本聪给了世界一个新的货币系统，但从未说过它不能演变。”通过拥抱PQC，促进共识，并保持警惕，比特币能够经受住量子风暴，并为量子安全的数字世界树立先例。