量子計算的快速發展，尤其是谷歌 Willow 量子芯片的發佈，引發了人們對加密技術未來的擔憂，包括比特幣的安全性。谷歌真的能破解比特幣加密嗎？在回答這個問題之前，我們有必要先了解一下谷歌 Willow 量子芯片和比特幣加密機制。
什麼是谷歌的 Willow 量子芯片？
谷歌的 Willow 芯片是一款擁有 105 個量子比特的量子處理器。量子比特是量子計算的基本單位，與傳統計算機中使用的經典比特不同。雖然傳統計算機只能以二進制（0 或 1）處理信息，但量子比特可以同時存在於多個狀態，從而使它們能夠同時執行許多計算。
一段關於量子硬件總監 Julian Kelly 介紹 Willow 及其成就的視頻。
Willow 芯片是谷歌之前的量子處理器 Sycamore 的改進，後者有 54 個量子比特。Willow 的 105 個量子比特使其能夠執行更復雜的計算，爲醫學、優化問題和加密等領域打開了可能性。在所有這些進展中，Willow 是否足夠強大以破解比特幣的加密？在回答這個問題之前，讓我們看看比特幣的加密是如何工作的？
比特幣的加密是如何工作的
比特幣的安全性基於加密算法，這使得任何人更改交易或盜取資金變得極其困難。比特幣使用的兩種主要加密方法是橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）和 SHA-256 哈希函數。
比特幣依賴於公鑰和私鑰的系統。公鑰是公開共享的，作爲其他人發送比特幣的地址。然而，私鑰是保密的，用於簽署交易，以證明與公鑰關聯的比特幣的所有權。
比特幣系統的安全性依賴於解決橢圓曲線離散對數問題（ECDLP）的難度，這對於經典計算機來說是計算上不可行的。這使得任何人僞造簽名或在沒有正確私鑰的情況下訪問比特幣變得困難。
量子計算機如何破解比特幣的加密
量子計算機有潛力破解今天使用的許多加密系統，包括保護比特幣的系統。這是因爲量子計算機可以比經典計算機更快地解決某些數學問題。具體而言，像 Shor 的算法和 Grover 的算法可能對比特幣的安全性構成威脅。
Shor 的算法是一種量子算法，可以有效解決整數因式分解問題和離散對數問題，這些問題是比特幣橢圓曲線加密安全性的基礎。如果量子計算機能夠在足夠的規模上運行 Shor 的算法，它可能會從公鑰推導出私鑰，從而破壞比特幣的安全性。
Grover 的算法是另一種量子算法，可能會削弱比特幣的加密哈希函數 SHA-256 的強度。該算法不會完全破壞比特幣的安全性，但可能將哈希函數的有效強度從 256 位降低到 128 位。雖然 128 位的安全性在今天的標準下仍然很強，但這仍會顯著削弱比特幣的防禦。
一位 X 用戶分享了中本聰關於量子計算的聲明。來源：X 谷歌的 Willow 是否有能力破解比特幣？
目前，谷歌的 Willow 芯片沒有足夠的計算能力來破解比特幣的加密。破解比特幣的加密需要一臺擁有數千個邏輯量子比特的量子計算機，這遠遠超過了 Willow 能提供的能力。
爲了有效運行 Shor 的算法，專家估計量子計算機需要大約 1500 到 3000 個容錯邏輯量子比特。邏輯量子比特不同於物理量子比特，因爲它們經過錯誤糾正，這是可靠計算所必需的。擁有 105 個量子比特的 Willow 遠未滿足這些要求。
此外，目前的量子系統，包括 Willow，仍處於噪聲中間規模量子（NISQ）階段。這意味着它們尚不夠穩定，無法執行大規模、可靠的計算。這些系統中的錯誤率使其不適合破解比特幣的加密。
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比特幣當前的防禦機制
比特幣的加密設計目前旨在抵禦經典和量子攻擊。ECDSA用於數字簽名，SHA-256用於哈希的組合確保比特幣能夠抵禦現有量子系統的攻擊。
比特幣的加密設計是穩健的，其去中心化的特性增加了另一層保護。即使出現能夠破解比特幣加密的量子計算機，比特幣的開源設計也將使其相對快速地適應新的加密標準。
爲量子未來做準備
雖然谷歌的 Willow 芯片目前對比特幣的安全性構成威脅，但加密貨幣社區意識到未來量子計算帶來的潛在風險。研究人員已經在開發後量子加密（PQC）算法以抵禦量子攻擊。這些算法包括基於格的加密和基於哈希的簽名，被認爲對像 Shor 的算法這樣的量子算法更具抗性。
來源：谷歌
此外，國家標準與技術研究所（NIST）等組織正在努力標準化抗量子加密算法。這些算法最終可能會被整合到比特幣和其他區塊鏈系統中，以保護它們免受未來量子計算的威脅。
面臨的風險是什麼？
量子計算的突破可能對比特幣和其他加密貨幣產生重大影響。如果量子計算機變得足夠強大，它們可能會破解保護數字錢包的加密，從而使攻擊者能夠盜取資金。這可能導致市場不穩定，破壞對加密貨幣的信任。
然而，大多數專家一致認爲，具有加密相關性的量子計算機仍然需要 10 到 20 年的時間。這給加密貨幣社區提供了充足的時間在它們成爲真正威脅之前過渡到抗量子系統。
