毀滅性打擊 比特幣將遭量子計算破解

作者 |黃山明

出品 | OFweek物聯網

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即使沒有接觸過的人，也多少會聽說過這樣一個火熱的辭彙——比特幣，這個近些年讓投資者們為之瘋狂的加密貨幣，也在期間創造了無數財富神話。這一切都與比特幣安全的特質分不開，但是最近這個情況也許將會發生改變。

火爆的比特幣

由中本聰自2009年發明之後，經過近十年的發展，如今比特幣的價格已經突破10000美元，從2010年不到1美分的價值，比特幣在這幾年的增幅已經達到了上百萬倍。

它為什麼會如此火爆，主要有幾個方面的原因。首先比特幣交易都是直接進行，不需要中間商過度，這提高了交易的隱蔽性。

其次比特幣是由區塊鏈作為底層技術而衍生出來的加密貨幣，而區塊鏈一個重要的特性便是安全且不能被篡改，這對於比特幣的交易而言尤為重要。

最後，比特幣的總數是限定的，總數被限定在了2100萬個，而獲取的方式只有挖礦或者從別人手中購買，這就避免了貨幣發行過多導致的金融問題。

未來科技——量子計算

但是目前又這樣一種科技，嚴重威脅了目前市面上這些以區塊鏈為低層技術的加密貨幣，這便是量子計算。

而在不久前，中科院量子計算機研究取得突破性進展，中科院信息與量子科技創新研究院在超導量子計算方向發布11量子比特的雲接入超導量子計算服務，世界範圍來看，提供10個量子比特以上的雲計算服務，這是繼IBM後的第二家，這一進展讓量子計算又一次成為焦點。

與普通計算機不同，量子計算機的運行單位是量子比特（qubit）而不是比特（bit）。經典計算機中的比特值是確定的，可能是1，也可能是0。但是在量子計算機中，一個量子比特的值在經過觀察之前都是不確定的，有可能是1，或者是0，或者是1與0的疊加態（superposition）。

說到這裡，這便是經典量子理論中的「薛定諤的貓」，有興趣的觀眾可以自行上網搜索，這裡不再過多贅述。

無限可能的量子計算

那麼量子計算的突破與區塊鏈又有什麼關係，它又會對比特幣等加密貨幣造成什麼樣的影響？

先來看看量子計算機能做什麼，耶魯大學的羅伯特·舍爾科普夫教授（Robert Schoelkopf）說：「當量子計算機擁有50或者100個量子比特，而且這些量子比特能工作得很好，可以做完全糾錯，那麼你就可以用這個量子計算機做世界上任何經典計算機永遠都不可能做的計算工作了」。

中科院的潘建偉院士曾說：「我相信量子技術在21世紀的重要性可與上個世紀的曼哈頓計劃相比。」麻省理工學院物理學家、量子計算先驅賽斯·勞埃德（Seth Lloyd）也表示：「在量子計算機上處理大型矩陣和大型矢量的速度更快。」

勞埃德估計，60個量子比特所編碼的數據量就可以超過全人類一年所產生的數據量，而300個量子比特可以處理全宇宙的所有信息量。目前世界上最大的量子計算機由IBM、英特爾和谷歌聯合開發，擁有大約50個量子比特。

量子計算面前區塊鏈毫無安全可言

既然量子比特擁有如此出色的計算量，那麼與區塊鏈以及比特幣之間到底有什麼聯繫？這就要從比特幣系統中的安全協議來說了，比特幣的協議涉及兩種類型的密碼學，及挖掘過程中使用散列函數（哈希函數）和用於在區塊鏈上提供數字簽名的非對稱密碼術。

在挖掘比特幣時，需要利用電腦的計算能力，使用SHA-256哈希函數為每個區塊計算一個隨機數，這個過程所得到的結果非常容易被驗證，但是難以找到。

而不對稱密碼術則用於授權比特幣區塊鏈上的交易，整個鏈上的每個用戶都會被分配一個公鑰和一個私鑰，這就是公鑰密碼系統（Public Key），公鑰密碼系統使用一對密鑰來加密信息：可以廣泛共享的公鑰和只有密鑰所有者才知道的私鑰。任何人都可以使用預期的接收者公鑰加密消息，但只有接收者才能使用他的私鑰解密消息。

這樣的非對稱密碼演算法，核心是利用橢圓曲線數字簽名演算法（ECDSA）來生成密鑰，給定一個私鑰，很容易推導出相應的公鑰，但是反過來計算困難，這就是現在比特幣安全的原因。

從上面就可以看出，只要擁有足夠數量的量子比特，量子計算機的計算能力堪稱恐怖，這種計算能力即便是哈希函數也能很快破解，屆時整個幣圈都會受到波及。與此同時，有相關人士預計，在2027年，量子計算機的舒爾演算法（Shor』s algorithm）將能在十分鐘（600秒）內破解密鑰。

比特幣的破滅只是時間問題

除此之外，比特幣挖掘過程中其實一直秉承著公平的原則，也就是說，大家都有機會能夠挖到比特幣。在挖掘時，所有人就如同走迷宮一樣，在挖掘道路上進行穿梭，計算機性能較好的在路上就走的比較快，但是這不一定說就能最快的通過這座迷宮挖到貨幣。

即使計算機性能沒有其他人由於，但是去走在一條正確的道路上，也是有機會獲得最終的貨幣的。

不過這一切在量子計算參與進來之後，完全被打破，加密貨幣的挖掘有一個非常顯著的特點，那便是只要有人能夠在所有算力中佔得51%，那麼這枚貨幣最後一定會是他獲得的，而在此之前，也從沒有人想過能夠有人佔到如此多的算力，畢竟比特幣挖礦可是全球都有參與的。

量子計算機的加入，依靠其強大的運算能力，很輕易的就能超過51%的算力，這意味著，別人才剛剛開始走迷宮，它已經站在門口等著加密貨幣的產出了。

不過目前而言，量子計算機仍然是實驗室中的產品，還沒有被投入日常使用當中，《財富》雜誌預測第一個使用的量子計算機將在十年內被造出來。目前已經有許多巨頭在這個領域中進行探索，而時間也有可能被進一步縮短。

小結

當量子計算實現的時候，便是所有加密演算法終結之時，屆時所有加密貨幣在面對量子計算機的時候都系統虛設。並且目前而言，比特幣等加密貨幣的演算法基本已經固定，若是加密升級，則比特幣也不再是其本身了。

因此對於區塊鏈和加密貨幣而言，量子計算機的存在是其最大的威脅，當然，隨著今後科技的發展，這些當下來看還遠未成熟的技術又會發生哪些改變，這些都值得我們拭目以待。

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