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英伟达投资的PsiQuantum芝加哥量子设施正建设中!量子电脑破解比特币的威胁大吗?

全球首座百万量子位元设施的地基,已在芝加哥打下。量子计算公司PsiQuantum联合创始人近日贴出工地照片,宣告项目正式动工。

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消息一出,那个老生常谈却牵动人心的问题再度浮现:量子计算机,距离破解比特币的加密体系还有多远?

一、资金与技术:一个“巨无霸”项目

先看项目的底气从何而来。在资金层面,PsiQuantum堪称“集万千宠爱于一身”。

  • 去年9月,它完成高达10亿美元的融资,领投方是英伟达旗下的NVentures。
  • 伊利诺州政府提供8.5亿美元税收优惠5亿美元专项拨款
  • 加上Blue Owl Capital的7500万美元投资,公私协力资金总额轻松突破十亿美元

如此庞大的支持,背后是对其技术路线的押注。

PsiQuantum选择与众不同的道路:押注硅光子技术。他们与GlobalFoundries合作,利用其Omega芯片组走标准半导体工艺。

这套方案的核心目标直指“容错量子计算”。即便运算中出现错误,系统也能自我纠正,保证结果可靠。这是实现实用化量子计算的关键一步。

二、量子威胁:理论很近,现实尚远

量子计算机对比特币的威胁有多真实?从理论上看,这并非危言耸听

量子计算机特有的肖尔算法,确实有能力破解比特币使用的ECDSA和Schnorr椭圆曲线数字签名。

但事情没那么简单。最容易受到攻击的,其实是“中本聪时代”遗留的P2PK地址。因为它们的公钥直接暴露在区块链上

而我们今天普遍使用的地址格式,如P2PKH、P2SH,尤其是最新的Taproot地址,在资金被花费之前,公钥是受到保护的

这意味着,攻击者想“瞄都瞄不准”——只要你不挪动这些币,他们连你的公钥都看不到。

根据CoinShares报告估算:

  • 这类暴露在外、易受量子攻击的比特币约10,230枚
  • 按当前市价计算,价值约7.28亿美元

报告进一步指出,即便这些币全部被迫抛售,其规模也仅相当于市场一次普通的例行交易波动,远不足以引发系统性市场冲击

三、核心瓶颈:从物理比特到逻辑比特的“损耗”

比起上述风险,更关键的限制在于算力本身。

业内估算,要实际破解比特币的签名,大约需要2,330个“逻辑量子比特”。请注意,是“逻辑量子比特”,而非“物理量子比特”。

两者有何天壤之别?

  • 物理量子比特:未经雕琢的玉石,极其脆弱,极易在计算中出错。
  • 逻辑量子比特:经过精密纠错编码后形成的稳定计算单元。

目前技术水平,大约需要1,000个甚至更多物理量子比特,才能“合成”出一个可靠的逻辑量子比特。

这样一来,可以算一笔账:

  • PsiQuantum目标建造百万级物理量子比特
  • 以现有纠错效率换算,大约只能产出1,000个上下的逻辑量子比特
  • 这距离破解所需的2,330个,仍有不小差距。

所以说,百万量子比特是漫长征程中一个重要的“加油站”,而非终点。

四、算法跃进:不容忽视的加速趋势

不过,话也不能说满。量子计算的威胁并非一成不变。

算法领域的进展正在悄然改写游戏规则

谷歌量子AI研究员Craig Gidney的最新论文带来了震动行业的观点:破解RSA加密所需的量子资源,可能比之前认为的少20倍。

他估计,一台拥有不到100万个“有噪声”物理量子比特的机器,可能就足以在一周内破解一个2048位的RSA整数。

要知道,这个数字比他本人在2019年预计的2000万个量子比特,出现了数量级上的骤降。

虽然比特币使用椭圆曲线加密而非RSA,但两者同样受肖尔算法威胁。算法效率的这种提升趋势,很可能是一个普适信号,提醒我们时间表存在加速的可能。

五、比特币的防御:一场早已开始的军备竞赛

面对潜在威胁,比特币社区并非坐以待毙。防御性的技术方案已在积极研讨和开发中

  • BIP-360提案:旨在引入新地址类型,使现有Taproot地址也能获得抗量子远程攻击的能力。
  • 密码学标准化:美国国家标准与技术研究院已批准三种后量子加密签名方案,为未来升级提供备选工具箱。

然而,一个更隐蔽的风险值得警惕:“先收割,后解密”攻击

攻击者现在就可以开始大量收集区块链上的公开加密数据,囤积起来,等待未来足够强大的量子计算机出现后再进行解密。

由于比特币的交易历史永久公开且不可更改,这部分历史数据确实面临着一种无法逆转的潜在暴露风险。美联储的研究报告也曾特别指出这一点。

总结

对于比特币和整个加密货币生态而言,量子计算带来的更像是一场可以预见、并有时间从容准备的“系统升级挑战”,而非明天就会降临的“黑天鹅”末日审判。

业界普遍将认真对待的时间窗口预估在2030年代中期

但有一点是确定的:无论是攻击方的算法进步,还是防御方的协议升级,这场静默的军备竞赛,早已在实验室和代码库中悄然展开

来源:整理自互联网
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