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谷歌吹捧“神奇”的量子突破,而比特币“Q日”威胁迫在眉睫

谷歌宣布了一项重大的量子计算突破,展示了一种能将错误率降低40倍的技术,这有望帮助强大的量子计算机更具实用性。就在这一进展公布之际,研究人员越来越多地警告称,未来的量子计算机可能会破坏保障比特币及其他数字资产安全的加密技术。

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谷歌吹捧“神奇”的量子突破,而比特币“Q日”威胁迫在眉睫

要点:

  • 谷歌研究人员将错误率降低了40倍,推动了高性能量子计算机的发展。
  • 未来的量子计算机可能破解比特币的加密机制,从而威胁到公钥暴露的钱包安全。
  • 研究人员正在探索抗量子攻击的防护措施,但升级比特币网络面临着巨大的技术和协调挑战。

谷歌的最新量子突破

谷歌量子人工智能部门周四表示,研究人员在该公司的Willow量子处理器上成功演示了一项名为“魔术态培育”的技术,从而克服了开发大规模、具有纠错能力的量子计算机所面临的长期障碍。

这项发表在《科学》(Science)杂志上的研究,与未经过该过程的量子态相比,将错误率降低了40倍。研究人员还产生了所谓的T态,其逻辑保真度达到了99.99%的纪录,在量子计算的关键组件中展现了极高的精度。

魔术态是执行通用量子计算中某些关键操作所需的专用量子资源。可靠地生成这些状态一直是重大的工程挑战,有估计指出,量子计算机高达95%的运算能力可能都用于生成这些状态。

谷歌的技术通过在处理器的一个小区域内引入带噪声的量子态,并利用协调测量来检测错误并剔除有缺陷的尝试,从而解决了这一瓶颈。研究人员还演示了一种在不同纠错架构之间传输纯化量子态的方法,这是扩展量子系统规模的一项重要能力。

尽管谷歌承认仍存在重大技术挑战,但该公司将这一成果描述为迈向构建实用、容错型量子计算机的重要一步,这类计算机能够解决传统机器无法处理的问题。

比特币面临的量子安全威胁

这一突破加剧了人们对比特币加密安全最终可能受到量子计算威胁的日益担忧,这一预期中的里程碑被称为“Q-Day”。

今年3月,谷歌研究人员发表了另一份分析报告,指出破解比特币数字签名所基于的椭圆曲线密码学,可能只需不到50万个物理量子比特,这一数量比此前某些估计值要少约20倍。

该研究还勾勒出一种理论情景:在该情景下,足够先进的量子计算机大约只需9分钟,就能根据已暴露的公钥推导出比特币私钥,这可能使攻击者在交易确认前就截获交易。研究人员估计,约690万枚BTC可能因公钥公开而面临泄露风险,其中包括旧版钱包格式以及被重复使用的地址。

然而,目前尚不存在能够实施此类攻击的量子计算机。谷歌最新的“魔态”研究并未展示出破解比特币加密算法的能力,但它解决了开发未来可能实现这一目标的机器所面临的技术障碍之一。

今年9月,富达数字资产(Fidelity Digital Assets)曾警告称,性能足够强大的量子计算机最终可能从暴露的比特币公钥中推导出私钥。该公司研究了抗量子签名系统,包括一种名为SHRINCS的提案,同时强调了更大签名带来的复杂性——这可能会降低比特币的交易吞吐量并增加手续费。

未来的挑战

就在本周,加密货币交易所 Coinbase 发布了一份详细评估报告,概述了将比特币过渡到抗量子密码学的挑战。 该交易所表示其保管着约 15% 的比特币供应量,并强调替换现有的签名算法仅是解决方案的一部分。 开发者还必须考虑机构托管系统、区块链容量有限、与现有钱包的兼容性,以及存放在休眠地址中的资金。Coinbase指出,包括BIP-360在内的若干提案,可作为引入更具适应性的加密保护措施的潜在基础。

一个特别棘手的问题涉及那些钱包中持有的比特币——其所有者已丢失私钥,或因其他原因无法将资金迁移至符合新安全标准的系统。即使网络采用了抗量子保护措施,此类持有的比特币仍可能面临安全风险。

谷歌已单独将2029年定为将其自身系统迁移至后量子密码学的目标年份,这凸显了整个行业正在进行的准备工作。

对于比特币而言,挑战并非迫在眉睫的安全漏洞,而是在量子计算机强大到足以威胁其现有安全防护之前,如何在去中心化网络中协调升级——这一过程可能相当漫长。

Coinbase表示其保管着约5%的全部比特币,并阐述了比特币在实现抗量子安全之前必须克服的技术和运营障碍。其观点很明确:仅更换一种新的签名算法是不够的。 关键要点: Coinbase 表示,比特币要实现抗量子安全,仅靠新的签名算法是不够的。 由于保护了 5% 的比特币供应量,托管、多方计算(MPC)和休眠币成为迁移过程中的关键挑战。 当前的进展取决于像 BIP-360 这样的可适应性设计,这些设计能在量子威胁变得迫在眉睫之前不断演进。 Coinbase 详述风险,比特币面临量子迁移考验 比特币的量子计算问题正从理论阶段迈向工程实践。Coinbase 发布了一份 详细框架 ,阐述了在比特币能够安全过渡到后量子密码学之前,开发者、托管机构和钱包提供商可能需要解决的问题。 该交易所认为,任何过渡方案都必须保护暴露的代币,适应比特币有限的区块空间,保持全节点的验证功能,并同时适用于机构托管和普通用户。 对于这家持有约5%比特币总供应量的全球最大加密货币托管机构之一而言,这个问题绝非仅是理论层面的。 Coinbase 表示仅靠新的签名方案还不够 Coinbase 的核心论点是,比特币需要一种 可适应的架构 ,而非一次性加密修复方案。 该公司指出,包括 BIP-360 下的 P2MR 以及 P2TRv2 在内的设计方案,有望在不需每次都创建全新输出格式的情况下,引入或替换后量子签名系统。 一种可能的迁移路径是采用“1-of-2”混合结构,允许使用当前的ECDSA或Schnorr密钥,或未来的后量子密钥来支出资金。 这将使钱包能够尽早进行迁移,而无需等待比特币社区决定何时最终限制旧版签名的使用。 机构托管带来更棘手的问题 在机构层面,相关要求变得更加复杂。Coinbase 警告称,某些带状态的后量子签名方案虽然可能体积更小、速度更快,但会引入运营风险。重复使用签名状态可能会导致伪造。 这对普通钱包而言已颇具挑战,对于在多台服务器和多个地点运行分布式签名系统的机构来说更是如此。 因此,Coinbase希望比特币保留无状态签名选项,并表示还应评估后量子方案与多方计算(MPC)的兼容性——大型托管机构通常利用MPC来 降低密钥被盗的风险 。…

立即阅读: Coinbase 梳理比特币的量子风险,同时守护着5%的比特币

本文由人工智能从英文翻译而来。英文原版为权威来源;自动翻译可能存在不准确之处,尤其是在法律和监管术语方面。