量子计算对加密货币安全的影响：技术分析

IBM的量子突破：破解6比特ECC密钥

研究人员展示了量子计算对密码学潜在影响的重要里程碑。他们使用IBM的133量子位量子计算机，名为ibm_torino，成功破解了一个六比特的椭圆曲线密码学(ECC)密钥。尽管这一成就并未立即威胁到当前的加密货币系统，但标志着在测试密码协议防御方面向前迈出了象征性的一步。

由研究员Steve Tippeconnic进行的实验采用了Shor风格的量子攻击，从公钥方程Q = kP中推导出私钥。在这个过程中使用的量子电路极其复杂，包含340,000层。这种复杂程度凸显了即便是简化版本的密码密钥破解所需的计算能力。

比特币和以太坊安全的技术影响

虽然六比特密钥破解是一项显著成就，但它并不对现实世界的加密货币资产构成直接威胁。比特币和以太坊采用ECC-256，这使用256位椭圆曲线密码学。ECC-256的计算复杂性远远超过实验中使用的六比特密钥。

为了更好地理解这一点：

复杂性的差异是天文数字，导致当前的量子硬件无法利用现有技术和方法破解ECC-256。

量子密码分析的未来里程碑

量子科学家皮埃尔-卢克确定了量子计算的密码分析能力提升的两个关键领域：

1. 错误修正：提高量子计算的稳定性和可靠性。
2. 模运算：提高加密算法基础上的数学运算效率。

在这些领域的进展对于将量子攻击从玩具实验扩展到加密货币系统中使用的真实密钥大小至关重要。

风险量化：维塔利克·布特林的评估

以太坊联合创始人维塔利克·布特林估计，到2030年，量子计算机可能会破坏现代密码学的概率为20%。这一评估考虑了当前量子计算发展速度和现有密码系统的稳健性。

考虑到基于 ECC 的钱包和区块链所保障的可观价值，其潜在影响是显著的。目前的估计表明，超过 $1 万亿的资产依赖于 ECC-256 进行安全保护。

加密货币管理中的预防措施

一些实体已经开始实施策略，以减轻潜在的量子威胁。例如，持有比特币作为国家财政一部分的萨尔瓦多，已将其 6,284 BTC ( 分配到 14 个不同的地址。这种方法限制了任何单一钱包中的最大持有量为 500 BTC.

这一策略背后的理由是通过最小化地址的重复使用来降低风险，因为公钥在区块链上是永久可见的。这种方法符合主权保管的最佳实践，并展示了对量子安全问题的前瞻性应对。

对量子威胁的对比观点

并非所有专家都一致认为量子威胁对加密货币的严重性。前谷歌员工格雷厄姆·库克认为，比特币的基础数学在量子技术进步面前仍然是“不可破解”的。他阐明了这一挑战的巨大性：

“想象一下，80亿人，每人拥有十亿台超级计算机，每秒尝试十亿种组合。所需的时间将超过10^40年。作为参考，宇宙的年龄仅约为140亿年。”

这种观点强调了破解比特币加密安全所需的天文计算要求，即使在量子计算取得显著进展的情况下。

行业响应：量子抗性区块链开发

金融行业，包括传统机构，正在积极探索量子抗性区块链技术。在2020年至2024年之间，全球银行进行了345项区块链相关投资，重点关注代币化、保管和支付系统等领域。

一些机构已经在测试量子安全数字资产。例如，汇丰银行在2024年进行了一项试点计划，使用后量子密码学对代币化黄金进行保护。这一举措表明，主要金融参与者将量子防御视为金融市场基础设施未来的必要组成部分。

技术挑战与未来方向

虽然六位比特ECC密钥破解并不对比特币或以太坊构成直接威胁，但它表明量子计算的进展正从理论转向实际应用。加密行业在为后量子时代做准备时面临若干技术挑战：

1. 开发和实施量子抵抗的加密算法
2. 升级现有区块链基础设施以支持新的加密标准
3. 在过渡期间确保与遗留系统的向后兼容性
4. 解决“现在收割，稍后解密”的场景，其中加密数据可以存储以供将来解密

这些挑战需要密码学家、区块链开发者和量子计算专家的协作努力，以确保加密货币系统的长期安全性。