近日，谷歌稱(chēng)已實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)的新聞在各種媒體上刷屏。

量子霸權(quán)又稱(chēng)量子優(yōu)勢(shì)，是指與目前的計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)具有碾壓優(yōu)勢(shì)，即在未來(lái)的某個(gè)時(shí)刻，功能非常強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)幾乎不可能完成當(dāng)前計(jì)算機(jī)的任務(wù)。

在論文中，谷歌研究人員表示，谷歌的處理器可以 3 分 20 秒內(nèi)，完成世界排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī) Summit 計(jì)算需要一萬(wàn)年才能完成。

量子計(jì)算機(jī)引起了許多加密資產(chǎn)持有者的擔(dān)憂(yōu)，擔(dān)心比特幣等加密資產(chǎn)是否安全，是否容易被量子計(jì)算機(jī)破解。

先說(shuō)結(jié)論:至少現(xiàn)階段不用擔(dān)心。即使未來(lái)通用量子計(jì)算機(jī)大規(guī)模出現(xiàn)，比特幣也不一定會(huì)被殺死。

接下來(lái)說(shuō)說(shuō)相關(guān)原因。

比特幣使用的加密算法主要包括 2 類(lèi)型：橢圓曲線(xiàn)數(shù)字簽名算法(ECDSA），SHA256 哈希算法ECDSA 主要用于生成私鑰和公鑰；SHA256 主要用于公鑰生成錢(qián)包地址和挖掘工作量證明(PoW）。

量子計(jì)算機(jī)威脅 ECDSA 安全。1994 年，設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)用于分解因數(shù) Shor 算法，足夠強(qiáng)的量子計(jì)算機(jī)(硬件) Shor 該算法(軟件)可以通過(guò)公鑰破解私鑰。

當(dāng)然，量子計(jì)算機(jī)的破解過(guò)程也需要很長(zhǎng)時(shí)間。而且量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展也不是一帆風(fēng)順，剛開(kāi)始的性能也沒(méi)那么強(qiáng)。

即使量子計(jì)算機(jī)足夠強(qiáng)大，也有辦法保護(hù)自己的比特幣安全:每次只使用一次性比特幣地址。

感謝中本聰在設(shè)計(jì)比特幣時(shí)沒(méi)有直接將公鑰作為比特幣的收款地址。比特幣的公鑰和相應(yīng)的地址之間做了 SHA256 加密目前還沒(méi)有得到有效的解決 SHA256 的算法。

比如大白需要轉(zhuǎn)小黑的話(huà) 1BTC大白錢(qián)包地址里有 3BTC轉(zhuǎn)賬時(shí)，只需將比特幣的變更地址設(shè)置為自己掌握私鑰的全新比特幣地址即可。這樣，轉(zhuǎn)賬時(shí)，1BTC 進(jìn)入小黑地址，找到零 2BTC 進(jìn)入到了大白的新地址。關(guān)于比特幣的找零機(jī)制和 UTXO 模型，你可以在白話(huà)區(qū)塊鏈之前閱讀推文沒(méi)有UXTO比特幣可能無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行10年。

當(dāng)你在區(qū)塊鏈瀏覽器上查詢(xún)這筆交易時(shí)，你可以看到大白轉(zhuǎn)出的地址和相應(yīng)的公鑰、小黑的地址和零的新地址。因?yàn)檗D(zhuǎn)出地址用完了就廢棄了，里面沒(méi)有 BTC所以即使看到公鑰，用量子計(jì)算機(jī)破解私鑰也沒(méi)關(guān)系。

至于暴露的小黑收款地址和零的新地址，由于量子計(jì)算機(jī)缺乏有效的解決方案 SHA256 該算法不能通過(guò)地址破解公鑰，因此是安全的。

現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)符合摩爾定律，即計(jì)算機(jī)芯片的晶體管密度為 18 一個(gè)月翻一番，計(jì)算能力翻倍。但近年來(lái)，晶體管的尺寸逐漸接近物理極限，計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)放緩，摩爾定律逐漸失效。量子計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大之處在于它以雙指數(shù)的速度增長(zhǎng)，即計(jì)算能力的增長(zhǎng)指數(shù)也是指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。這使得傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要數(shù)萬(wàn)年的計(jì)算量，量子計(jì)算機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)完成。

但量子計(jì)算機(jī)所做的只是大幅度減少計(jì)算時(shí)間，它仍然需要時(shí)間來(lái)計(jì)算。

前面提到，目前還沒(méi)有有效的解決方案 SHA256 算法，所以在用量子計(jì)算機(jī)挖比特幣的時(shí)候，只能像其他礦機(jī)一樣一個(gè)個(gè)找隨機(jī)數(shù)來(lái)嘗試，只是量子計(jì)算機(jī)運(yùn)算更快。比特幣有一個(gè)難度調(diào)整機(jī)制，可以通過(guò)調(diào)整難度來(lái)對(duì)抗量子計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的增長(zhǎng)，也可以通過(guò)升級(jí)來(lái)對(duì)抗 SHA256 算法(例如升級(jí)到 SHA384、SHA512)增加挖掘難度。

需要注意的是，以上討論都是基于量子計(jì)算機(jī)非常成熟，價(jià)格低廉的前提假設(shè)。

現(xiàn)實(shí)是量子計(jì)算機(jī)還處于實(shí)驗(yàn)室階段。谷歌研究人員還表示，谷歌的量子計(jì)算機(jī)只能進(jìn)行單一的技術(shù)計(jì)算，需要幾年時(shí)間才能解決實(shí)際問(wèn)題。到目前為止，還沒(méi)有一臺(tái)通用的量子計(jì)算機(jī)，可靠的專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)還沒(méi)有出現(xiàn)。

魔高一尺，道高一丈，量子計(jì)算機(jī)在向前發(fā)展的同時(shí)，加密算法也在不斷進(jìn)步。

在「得到」的《卓克·密碼學(xué) 30 在講座中，著名科普作者卓克提到了對(duì)抗量子計(jì)算機(jī)的第七代加密方法——量子加密。

量子加密和其他加密法不同，不但使用了數(shù)學(xué)，還使用了物理中的量子理論。量子計(jì)算機(jī)也很有可能無(wú)法破解，因?yàn)槿绻平饬?，就違反了量子力學(xué)的基本原理。

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