量子計算對加密貨幣安全的影響：技術分析

IBM的量子突破：破解6比特ECC密鑰

研究人員展示了量子計算對密碼學潛在影響的重要裏程碑。他們使用IBM的133量子位量子計算機，名爲ibm_torino，成功破解了一個六比特的橢圓曲線密碼學(ECC)密鑰。盡管這一成就並未立即威脅到當前的加密貨幣系統，但標志着在測試密碼協議防御方面向前邁出了象徵性的一步。

由研究員Steve Tippeconnic進行的實驗採用了Shor風格的量子攻擊，從公鑰方程Q = kP中推導出私鑰。在這個過程中使用的量子電路極其復雜，包含340,000層。這種復雜程度凸顯了即便是簡化版本的密碼密鑰破解所需的計算能力。

比特幣和以太坊安全的技術影響

雖然六比特密鑰破解是一項顯著成就，但它並不對現實世界的加密貨幣資產構成直接威脅。比特幣和以太坊採用ECC-256，這使用256位橢圓曲線密碼學。ECC-256的計算復雜性遠遠超過實驗中使用的六比特密鑰。

爲了更好地理解這一點：

復雜性的差異是天文數字，導致當前的量子硬件無法利用現有技術和方法破解ECC-256。

量子密碼分析的未來裏程碑

量子科學家皮埃爾-盧克確定了量子計算的密碼分析能力提升的兩個關鍵領域：

1. 錯誤修正：提高量子計算的穩定性和可靠性。
2. 模運算：提高加密算法基礎上的數學運算效率。

在這些領域的進展對於將量子攻擊從玩具實驗擴展到加密貨幣系統中使用的真實密鑰大小至關重要。

風險量化：維塔利克·布特林的評估

以太坊聯合創始人維塔利克·布特林估計，到2030年，量子計算機可能會破壞現代密碼學的概率爲20%。這一評估考慮了當前量子計算發展速度和現有密碼系統的穩健性。

考慮到基於 ECC 的錢包和區塊鏈所保障的可觀價值，其潛在影響是顯著的。目前的估計表明，超過 $1 萬億的資產依賴於 ECC-256 進行安全保護。

加密貨幣管理中的預防措施

一些實體已經開始實施策略，以減輕潛在的量子威脅。例如，持有比特幣作爲國家財政一部分的薩爾瓦多，已將其 6,284 BTC ( 分配到 14 個不同的地址。這種方法限制了任何單一錢包中的最大持有量爲 500 BTC.

這一策略背後的理由是通過最小化地址的重復使用來降低風險，因爲公鑰在區塊鏈上是永久可見的。這種方法符合主權保管的最佳實踐，並展示了對量子安全問題的前瞻性應對。

對量子威脅的對比觀點

並非所有專家都一致認爲量子威脅對加密貨幣的嚴重性。前谷歌員工格雷厄姆·庫克認爲，比特幣的基礎數學在量子技術進步面前仍然是“不可破解”的。他闡明了這一挑戰的巨大性：

“想象一下，80億人，每人擁有十億臺超級計算機，每秒嘗試十億種組合。所需的時間將超過10^40年。作爲參考，宇宙的年齡僅約爲140億年。”

這種觀點強調了破解比特幣加密安全所需的天文計算要求，即使在量子計算取得顯著進展的情況下。

行業響應：量子抗性區塊鏈開發

金融行業，包括傳統機構，正在積極探索量子抗性區塊鏈技術。在2020年至2024年之間，全球銀行進行了345項區塊鏈相關投資，重點關注代幣化、保管和支付系統等領域。

一些機構已經在測試量子安全數字資產。例如，匯豐銀行在2024年進行了一項試點計劃，使用後量子密碼學對代幣化黃金進行保護。這一舉措表明，主要金融參與者將量子防御視爲金融市場基礎設施未來的必要組成部分。

技術挑戰與未來方向

雖然六位比特ECC密鑰破解並不對比特幣或以太坊構成直接威脅，但它表明量子計算的進展正從理論轉向實際應用。加密行業在爲後量子時代做準備時面臨若幹技術挑戰：

1. 開發和實施量子抵抗的加密算法
2. 升級現有區塊鏈基礎設施以支持新的加密標準
3. 在過渡期間確保與遺留系統的向後兼容性
4. 解決“現在收割，稍後解密”的場景，其中加密數據可以存儲以供將來解密

這些挑戰需要密碼學家、區塊鏈開發者和量子計算專家的協作努力，以確保加密貨幣系統的長期安全性。