量子計算會中斷Bitcoin？

了解量子計算的基礎知識

量子計算是一個快速發展的領域，它利用量子力學的原理來以經典計算機無法實現的速度執行計算。與使用位（0和1s）的傳統計算機不同，量子計算機使用Qubits ，由於疊加，它們可以同時存在於多個狀態中。這使他們能夠並行處理大量數據，並可能比古典系統快得多地解決複雜問題。

該技術的最重要含義之一在於它可能破壞當前在許多數字系統（包括Bitcoin的加密協議）中使用的加密算法的潛力。問題源於以下事實：某些類型的加密，例如RSA和ECC（橢圓曲線加密） ，可能容易使用Shor's Algorithm（一種能夠有效地考慮大量數量的量子算法）的攻擊，這是一種可以有效地考慮大量的 - 經典計算機在可行的時間範圍內無法做到這一點。

Bitcoin如何使用加密

Bitcoin在很大程度上依賴公鑰密碼學，特別是橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）來確保交易並確保硬幣所有權。每個Bitcoin地址均來自一個私鑰，必須保持秘密。如果有人要獲取您的私鑰，他們可以控制相關資金。

Bitcoin的安全性取決於從公共密鑰中得出私鑰的計算困難，而當前技術實際上被認為是不可能的。但是，量子計算機具有理論上的能力，可以使用Shor的算法從公共鍵反向工程私鑰，因此，如果沒有緩解的情況，則會損害錢包的安全性。

量子計算的當前威脅水平Bitcoin

截至目前，不存在能夠破壞ECDA的實用量子計算機。大多數現有的量子機是嘈雜的中間尺度量子（NISQ）設備，這意味著它們缺少有效地運行Shor算法所需的錯誤校正量子數的數量，以有效地對Bitcoin中使用的數字大小有效。

例如，打破256位橢圓曲線將需要數千個邏輯Qubits ，而當今最先進的量子處理器只提供了幾百個物理量子，甚至更少的錯誤校正量。因此，對Bitcoin的直接威脅是最小的，但是量詞後安全的長期計劃是審慎的。

如果量子計算機破裂Bitcoin會發生什麼？

如果量子計算機成功打破了Bitcoin的加密，則可以：

• 從公共鑰匙中得出私鑰
• 偽造交易
• 雙層硬幣

但是，Bitcoin有幾層保護。僅當通過地址進行交易時才能揭示公共密鑰。如果地址僅收到資金（未發送任何資金），則公共密鑰仍然隱藏起來，這使得量子攻擊成功變得更加困難。

從理論上講，一旦暴露了公共密鑰，量子攻擊者就可以計算私鑰，並試圖在合法所有者之前花費資金。但是，這種情況既假定實時訪問，又假定非常快速的量子計算，這尚不可行。

可能的緩解和升級

為了保護未來的威脅，Bitcoin社區可以通過硬叉或軟叉升級實施量子後加密算法。一些建議的替代方案包括：

• Lamport簽名，這是一次性使用，並且具有抗量子攻擊的抗性
• 基於哈希的簽名，例如XMSS和括約肌+
• 基於晶格的密碼學，可針對已知量子算法具有魯棒性

這些方法仍在研究和開發中，將它們整合到Bitcoin中，將需要在開發人員和礦工之間進行廣泛的測試和共識。重要的是，任何變化都必須保持向後兼容性，並避免破壞網絡的分散性質。

對採礦和工作證明的影響

雖然主要問題是交易安全性，但另一個方面是開採。 Bitcoin使用SHA-256哈希算法進行工作證明，這也是量子優勢的目標。 Grover的算法是一種量子搜索算法，理論上可以減少找到有效哈希所需的時間。

但是，即使Grover的加速度，Bitcoin中的採礦難度調整機制也可能抵消任何收益，從而確保塊時間保持穩定。因此，除非量子硬件對ASIC實現指數改進，否則量子挖掘的優勢是不可能的，這在短期內無法預期。

常見問題

1。量子計算機可以更快地礦Bitcoin？雖然量子計算機可能通過Grover的算法提供一些提高效率，但Bitcoin協議會自動調整採礦難度，這將消除實踐中任何量子速度優勢。

2。是否已經存在抗量子的加密貨幣？是的，一些新的加密貨幣（例如量子耐藥分類帳（QRL））是從頭開始設計的，旨在承受量子攻擊，而無需將來升級。

3。我應該將Bitcoin移至新的量子安全錢包？除非核心開發人員在大規模安全更新後得到核心開發人員的建議，否則不必要的資金會增加風險的影響。只要私鑰保持不妥協並且地址未重新使用，目前的錢包就安全了。

4.量子計算機威脅到Bitcoin多長時間？大多數專家估計，假設量子誤差校正和Qubit可伸縮性的持續進展，能夠破壞ECDA的功能性大規模量子計算機至少十年遠。