Vitalik重提量子威脅理論：加密貨幣的基礎真的岌岌可危嗎？

Original Article Title: "The Resurgence of Quantum Threat, Is the Foundation of Cryptocurrency Shaken?"

Original Article Author: Azuma, Odaily Planet Daily

近期，量子計算對加密貨幣的威脅再次成為網路熱議話題。這一輪討論的起因，是量子計算與加密貨幣產業的多位關鍵人物，近期對量子計算的發展及其潛在能力做出了新預測。

首先，11月13日，量子計算專家、德州大學量子信息中心主任Scott Aaronson在一篇文章中提到：「我現在相信，在下一屆美國總統大選之前，我們可能會擁有一台能夠運行Shor演算法的容錯量子電腦……」

隨後，11月19日，Ethereum聯合創辦人Vitalik Buterin也在布宜諾斯艾利斯的Devconnect大會上表示，橢圓曲線加密（ECC）可能會在2028年美國總統大選前被量子計算破解，並呼籲Ethereum在四年內升級至後量子演算法。

什麼是量子威脅？

在解讀Scott與Vitalik的預測前，我們需要簡單說明什麼是「量子威脅」。

簡單來說，量子威脅指的是未來如果出現足夠強大的量子電腦，可能會破解目前保護加密貨幣安全的密碼學基礎，從而動搖其安全模型。

目前，幾乎所有加密貨幣（如bitcoin、Ethereum）的安全性都依賴於一種稱為「非對稱加密」的技術，最關鍵的兩個部分是「私鑰」與「公鑰」：

• 私鑰：由用戶保密，用於簽署交易並證明資產所有權；

• 公鑰：由私鑰生成，可以公開，用作錢包地址或地址的一部分。

加密貨幣安全的基石在於，從公鑰推導出私鑰在目前的計算能力下幾乎不可能。然而，量子計算利用量子力學原理，能夠通過運行特定演算法（如前述Shor演算法）大幅加速解決某些數學問題的過程，而這正是非對稱加密的弱點。

我們再進一步解釋什麼是Shor演算法。這裡不深入數學細節，本質上，Shor演算法的核心在於，能將傳統電腦上「幾乎無法解決」的數學問題，轉化為量子電腦上「相對容易解決」的週期尋找問題，這就有可能威脅到現有的「私鑰-公鑰」加密體系。

舉個更直觀的例子，你可以很容易把一籃草莓（類比私鑰）做成果醬（類比公鑰），但顯然無法將果醬還原成草莓。然而，突然出現了一個作弊碼（類比量子計算），可能能夠快速實現這一逆轉（類比Shor演算法）。

加密貨幣的基礎被動搖了嗎？

那麼，這是否意味著加密貨幣要完蛋了？

別慌，量子威脅確實客觀存在，但問題並沒有那麼緊迫。這一判斷主要基於兩個關鍵點：一是距離真正威脅出現還有時間；二是加密貨幣可以通過升級實現後量子演算法。

首先，關於第一點，即使Scott的預測在2028年大選前成真，也不代表加密貨幣的安全性就真的被攻破；Vitalik的說法也不是在暗示bitcoin、Ethereum的基礎會被動搖，而只是指出長期存在的理論風險。

Dragonfly Capital合夥人Haseeb解釋稱，沒必要對量子計算的新時間表恐慌，運行Shor演算法並不等於破解一個真實的256位橢圓曲線密鑰（ECC密鑰）。你可以用Shor演算法破解一個數字——這已經很厲害了——但要分解一個有數百位數字的數，需要遠大於現有規模的計算能力和工程能力……這值得重視，但絕非迫在眉睫。

加密貨幣安全專家MASTR給出了更明確的數學答案。要破解目前bitcoin、Ethereum等加密貨幣使用的橢圓曲線簽名（ECDSA），大約需要2300個邏輯量子位元，10¹²到10¹³次量子運算，並且在糾錯情況下，還需要數百萬甚至數十億個物理量子位元。然而，目前的量子電腦僅有100到400個噪音量子位元，錯誤率高且相干時間短——與破解所需的規模相比，仍有至少四個數量級的差距。

至於第二點，業界密碼學家也在開發可抵抗量子計算攻擊的新型後量子密碼學（PQC）演算法，主流區塊鏈也已經有所準備。

早在去年三月，Vitalik就曾發表過一篇名為《如果明天發生量子攻擊，Ethereum會如何應對？》的文章，文中提到Winternitz簽名、STARKs等對量子威脅的抗性，甚至設想了Ethereum在緊急情況下如何緊急升級。

相比Ethereum，bitcoin在升級實施上的靈活性可能不如前者，但社群早已提出了多種潛在的演算法升級方案，如Dilithium、Falcon、SPHINCS+等。隨著近期相關討論增多，bitcoin OG人物Adam Back也表示，在實質性量子計算威脅出現前，後量子密碼學標準完全可以提前實施。

總結來說，量子威脅就像是一把遙遠的「萬能鑰匙」，理論上可以打開現有區塊鏈的所有密碼鎖。但鎖的設計者們早已在研究這把萬能鑰匙無法打開的新鎖，並準備在萬能鑰匙誕生前，將所有門的鎖都換成新鎖。

這就是目前關於量子威脅的客觀現實。我們不能忽視其進展，但也沒必要因此而盲目恐慌。