比特币: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。

专家：量子计算机要破解基于RSA的密码还需要多年时间:3月31日消息，凝聚态理论物理学家和量子信息专家Sankar Das Sarma在《麻省理工技术评论》上指出，量子计算机要破解基于RSA的密码，还有很长的路要走。

RSA-密码学利用算法、代码和密钥来安全地加密私人数据，而不受第三方或黑客等恶意行为者的干扰。此加密方法的一个例子是创建一个新的钱包，生成一个公共地址和私钥。

Sarma强调，破解密码学目前已经远远超出了现有计算能力的掌握范围。Sarma提到了“量子位（qubits）”，它是像电子或光子这样的量子物体，可以增强量子计算机的能力：“当今最先进的量子计算机有几十个解码器（或“noisy”）物理量子位。要建造一台量子计算机，从这些组件中破解RSA密码，将需要数百万甚至数十亿的量子位。”

尽管Sarma对于这是否会在未来威胁密码学持怀疑态度，但他确实指出，真正的量子计算机将“具有今天无法想象的应用”。（Cointelegraph）[2022/3/31 14:28:59]

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 | 任正非：区块链在量子计算面前一钱不值:据网易科技消息，任正非今日表示，关于信息安全问题永远是大问题，就和矛和盾的关系一样，有盾一定有矛。但是量子计算机出现之后很多计算问题就可以解决了。“很多人将区块链说的多么伟大，但在量子计算面前就一钱不值了。”对于信息安全问题，任正非认为可以求助于法律。[2019/11/6]

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。

声音 | 赵东：量子计算机成为威胁之前，比特币可能已升级到抗量子的算法:赵东发布微博称，今天特意请教了研究抗量子密码算法的专家丁津泰教授，教授表示，未来量子计算机的确可能会威胁到比特币的椭圆曲线加密算法，但需要操作一百万级别的量子比特数才可以做到。 目前世界上最先进的量子计算机只能操作几十个量子比特。赵东表示，等到量子计算机成为威胁之前，比特币可能就升级到抗量子的算法了。[2019/1/26]

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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