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。