比特幣:量子計算能否對比特幣構成威脅

關于量子計算，市面上已經有很多騙局和都市傳說 。我們的想象力非常強大，足以讓我們相信尼斯湖水怪會將人拖入水下，人工智能崛起且開始表現出人類的特質，現在又出現了一種神秘的量子算法，可以將比特幣從地球上抹去。

那么，量子計算到底是什么?它真的會對比特幣構成威脅嗎?它會不會最終剝奪數字黃金的價值?

什么是量子計算?

量子計算是利用疊加和糾纏等量子現象解決數學難題的新興科學分支。2019年，谷歌聲稱它造出了一臺“量子霸權”計算機，只需要花200秒，就可以解決目前最快的超級計算機要花一萬年左右才可以解決的任務”。來自合肥科技大學的中國科學家研發出了一臺機器，據說只需200秒就能解決玻色子采樣問題，即便是速度非常快的超級計算機TaihuLight，解決這個問題也需要大約25億年。

LocalBitcoins：量子計算可能對比特幣及其加密算法構成威脅:LocalBitcoins博文指出，量子計算技術可能會對比特幣及其加密算法構成嚴重威脅。文章強調，保護比特幣的加密算法目前是不可滲透的。但隨著量子計算的出現，比特幣算法受到威脅。

一般來說，量子計算的出現是為了利用量子力學超越傳統計算機的能力。文章強調，比特幣算法最大風險來自量子計算，其簽名算法使用橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）。該算法用于生成公鑰/私鑰對，以安全地簽署比特幣交易。

專家預測，量子計算機可能在未來十年內開始打破基于二進制的加密算法。據估計，一臺4000 qubit的量子計算機可以破解一個比特幣的代碼。但現在最強大的量子計算機大約為50 qubit。（Finbold）[2020/11/8 12:02:03]

那么，這些疊加和糾纏的概念是什么?它們最終會對比特幣網絡安全造成什么影響呢?

聲音 | 德克薩斯大學量子理論家：谷歌量子計算可改善PoS技術:德克薩斯大學奧斯汀分校的量子理論家Scott Aaronson于10月23日對《財富》雜志表示，谷歌量子計算可以緩解PoS懷疑論者的懷疑，因為量子至上性實驗可以產生可證明的隨機數。Aaronson此前在個人博客中寫道，反過來，這可能適用于PoS加密貨幣和其他加密協議。我希望不久的將來會發現更多這樣的應用。[2019/10/24]

疊加

疊加是指量子系統能夠同時處于多種狀態。”這里 “和 “那里”，”上 “和 “下”，”1 “和 “0”，還有–是的，這和比特幣挖礦有關系。

動態 | 自然雜志：量子計算機使區塊鏈安全性受到威脅:世界頂級科學雜志《自然》在文章《量子計算機使區塊鏈安全性受到威脅》提到，區塊鏈是一種數字工具，它使用加密技術來保護信息，避免其受到未經授權的更改。區塊鏈安全性依賴于“單向”的數學函數，在傳統計算機上難以反向計算，但在十年內，量子計算機將能夠破解區塊鏈的加密代碼。但是使用量子安全加密和量子互聯網技術能增強區塊鏈安全性且提高其性能。[2018/11/19]

在比特幣挖礦中，計算機必須解決一個數學問題，即尋找盡可能小的32位隨機數，直到找到滿意的解決方案。

使用普通的、無論算力多么強大的挖礦裝備來尋找這個隨機數，都需要大量的能量。但是量子計算機，理論上可以在幾秒鐘內解決這樣的問題，而不需要花費太多的能量。

這是因為，與普通比特只能是1或0不同，量子比特可以同時是1和0，極大地加快了發現新區塊的過程。

糾纏

所以，疊加似乎可以讓比特幣的計算變得不值一提。然而，這只是問題的一部分：還有另一種量子現象——糾纏，即網絡中的所有參與者有可能同時就一個測量結果達成一致，這聽起來很像共識——比特幣工作證明的一部分。

通俗地說，量子糾纏是一種在量子尺度上觀察到的現象，糾纏的粒子保持著聯系(某種意義上)，這樣無論兩個粒子之間的距離有多遠，對其中一個粒子進行的操作都會影響另一個粒子。

也就是說，糾纏與疊加結合在一起，看起來似乎會在不久的將來讓比特幣的基本部分走向消亡，僅僅因為量子計算機在理論上能夠超快地執行所有的操作——但它們，真的可以嗎?或者說，現在可以嗎?

量子計算和比特幣

根據Tessler和Byrnes發表的科學研究，”如果能夠找到一種高效反轉SHA-256的量子算法，那么我們確實可以輕松挖出比特幣。然而，目前人們認為，無論是經典算法還是量子算法，都沒有能夠反轉SHA-256的高效算法。因此，唯一的方法就是蠻力搜索，也就是是嘗試不同的輸入，直到找到一個滿意的解決方案。”

在同一篇論文中，Tessler和Byrnes提出，在挖礦、安全和分叉這三個主要方向上，量子計算對比特幣的短期影響似乎相當小。原因很簡單。量子計算機要想對比特幣產生不利影響，需要比現在的量子算法有更多的量子比特和突破。

終于來到了都市傳說提醒人們要警惕的量子計算種種優勢的時刻——好吧，即使在這種情況下，這樣的優勢也不是不可逾越的，以至于經典并行化無法擊敗它。

所以，牢記這一點，讓我們回到文章開頭關于量子計算對比特幣構成威脅的問題。它能否最終剝奪數字黃金的價值?確實有可能，但量子計算給比特幣帶來多大的風險，也就意味著它能在多大程度上保護比特幣抵御這些風險。

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