量子计算能否对比特币构成威胁

关于量子计算，市面上已经有很多局和都市传说。我们的想象力非常强大，足以让我们相信尼斯湖水怪会将人拖入水下，人工智能崛起且开始表现出人类的特质，现在又出现了一种神秘的量子算法，可以将比特币从地球上抹去。

那么，量子计算到底是什么?它真的会对比特币构成威胁吗?它会不会最终剥夺数字黄金的价值?

什么是量子计算?

量子计算是利用叠加和纠缠等量子现象解决数学难题的新兴科学分支。2019年，谷歌声称它造出了一台“量子霸权”计算机，只需要花200秒，就可以解决目前最快的超级计算机要花一万年左右才可以解决的任务”。来自合肥科技大学的中国科学家研发出了一台机器，据说只需200秒就能解决玻色子采样问题，即便是速度非常快的超级计算机TaihuLight，解决这个问题也需要大约25亿年。

比特大陆PoW研究院院长：一旦量子计算机出现，比特币也可以有应对方案:金色财经报道，在由比特大陆联合金色财经举办的《比特币诞生14周年》主题活动上，比特大陆PoW研究院院长Lucien表示，一旦量子计算机出现，比特币也可以有应对方案，就是重新创建一个地址，之后把签名的算法改成抗量子的密码算法， 目前比较常用的几种数学方案构造的密码算法，有基于哈希的密码学，基于多变量的密码学（里面最著名的就是彩虹密码），格密码等等技术。到时候大家把钱打到新的地址里就可以了。据称，需要2000个逻辑量子比特才能破解当今主流的RSA加密算法，而现在最强大的量子计算机(Osprey)也才433个物理qubit，相当于几个逻辑量子比特的能力，距离破解比特币还差得很远，所以我们有充足的时间去准备。

比特币的确会有应用性的缺失，我们都知道以太坊有智能合约，正是因为复杂的智能合约的存在，所以就会存在了很多潜在的漏洞风险，进而会存在硬分叉的可能，所以比特币越简单，他的货币稳定性的价值更能凸显出来。[2023/1/3 22:23:27]

那么，这些叠加和纠缠的概念是什么?它们最终会对比特币网络安全造成什么影响呢?

声音 | 赵东：量子计算机需操作十万以上量子比特数才有可能破解比特币椭圆曲线算法:针对经济学家郎咸平今日早间发表的“谷歌实现量子霸权却先把比特币拉下水”这一言论，RenrenBit创始人赵东表示，量子计算机要破解比特币的椭圆曲线算法，需要操作十万以上的量子比特数才有可能，目前Google可以操作几十个，而技术难度则随着操作数2的幂级上升。哪天量子计算机如果真能破解比特币了，郎教授肯定不会先关心比特币，而是自己银行的数字是否安全。[2019/9/28]

叠加

叠加是指量子系统能够同时处于多种状态。”这里“和“那里”，”上“和“下”，”1“和“0”，还有–是的，这和比特币挖矿有关系。

动态 | 谷歌称其量子计算机已实现“量子霸权”，将全面迈入量子计算时代:谷歌研究人员本周在刊登在美国航天局NASA的网站一篇论文中表示，谷歌的处理器能够在3分20秒内执行完成当今最强大的超级计算机Summit需要10000年才能完成的计算。研究人员表示，这意味着谷歌的量子计算机已实现了“量子霸权（quantum supremacy）”，量子霸权是量子计算设备解决经典计算机实际上无法解决的问题的潜在能力。同时该研究人员预测，此次标志着迈向全面量子计算时代的里程碑，根据摩尔定律的指数速度，量子计算机的能力将以“双指数速度（double exponential rate）”发展。但研究人员也表示，该系统只能进行单一的、技术性很强的计算，使用量子计算机解决实际问题还需要数年时间。目前该论文已经从NASA网站撤回。据悉，目前国际密码学公认基于Hash函数的数字签名（Hash-based cryptography）能抗量子计算机攻击，如Merkle在 1989 年提出的认证树签名方案，它的安全性基于Hash函数的安全性。目前尚未存在有效针对一般Hash函数的量子计算机攻击。（金融时报）[2019/9/21]

在比特币挖矿中，计算机必须解决一个数学问题，即寻找尽可能小的32位随机数，直到找到满意的解决方案。

使用普通的、无论算力多么强大的挖矿装备来寻找这个随机数，都需要大量的能量。但是量子计算机，理论上可以在几秒钟内解决这样的问题，而不需要花费太多的能量。

这是因为，与普通比特只能是1或0不同，量子比特可以同时是1和0，极大地加快了发现新区块的过程。

纠缠

所以，叠加似乎可以让比特币的计算变得不值一提。然而，这只是问题的一部分：还有另一种量子现象——纠缠，即网络中的所有参与者有可能同时就一个测量结果达成一致，这听起来很像共识——比特币工作证明的一部分。

通俗地说，量子纠缠是一种在量子尺度上观察到的现象，纠缠的粒子保持着联系(某种意义上)，这样无论两个粒子之间的距离有多远，对其中一个粒子进行的操作都会影响另一个粒子。

也就是说，纠缠与叠加结合在一起，看起来似乎会在不久的将来让比特币的基本部分走向消亡，仅仅因为量子计算机在理论上能够超快地执行所有的操作——但它们，真的可以吗?或者说，现在可以吗?

量子计算和比特币

根据Tessler和Byrnes发表的科学研究，”如果能够找到一种高效反转SHA-256的量子算法，那么我们确实可以轻松挖出比特币。然而，目前人们认为，无论是经典算法还是量子算法，都没有能够反转SHA-256的高效算法。因此，唯一的方法就是蛮力搜索，也就是是尝试不同的输入，直到找到一个满意的解决方案。”

在同一篇论文中，Tessler和Byrnes提出，在挖矿、安全和分叉这三个主要方向上，量子计算对比特币的短期影响似乎相当小。原因很简单。量子计算机要想对比特币产生不利影响，需要比现在的量子算法有更多的量子比特和突破。

终于来到了都市传说提醒人们要警惕的量子计算种种优势的时刻——好吧，即使在这种情况下，这样的优势也不是不可逾越的，以至于经典并行化无法击败它。

所以，牢记这一点，让我们回到文章开头关于量子计算对比特币构成威胁的问题。它能否最终剥夺数字黄金的价值?确实有可能，但量子计算给比特币带来多大的风险，也就意味着它能在多大程度上保护比特币抵御这些风险。

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