比特幣等加密資產(chǎn)會不會輕易被量子計算機破解

幾乎每隔一段時間，便會傳出量子計算機的“突破性進(jìn)展”。進(jìn)而引起業(yè)內(nèi)部分用戶的恐慌：量子計算機的出現(xiàn)會破解比特幣的加密算法，加密世界即將崩塌。

這不，最近美國公司霍尼韋爾官方宣布在量子計算領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，將提升量子計算機的性能。并且，霍尼韋爾還聲稱將在未來三個月發(fā)布全球最強大的量子計算機。

這引起了不少加密資產(chǎn)持有者的擔(dān)心，擔(dān)心比特幣等加密資產(chǎn)是否還安全，會不會輕易被量子計算機破解？

這里先說結(jié)論：至少目前階段大家不需要擔(dān)心，即便將來通用的量子計算機大規(guī)模出現(xiàn)，比特幣也不一定會被“殺死”。

接下去，我們說說相關(guān)的原因。

比特幣用到的加密算法主要有 2 種：橢圓曲線數(shù)字簽名算法（ECDSA），SHA256 哈希算法。其中，ECDSA 主要用于私鑰、公鑰的生成；SHA256 主要用于公鑰生成錢包地址，以及挖礦時的工作量證明（PoW）。

量子計算機會威脅到 ECDSA 的安全性。1994 年，設(shè)計出了專門用來分解因數(shù)的 Shor 算法，足夠強的量子計算機（硬件）加上 Shor 算法（軟件），可以通過公鑰破解出私鑰。

當(dāng)然，量子計算機的這個破解過程也需要花費比較長的一段時間，況且量子計算機的發(fā)展也不是一帆風(fēng)順，剛開始的性能也沒那么強大。

即便量子計算機足夠強大了，也有辦法保護自己的比特幣安全：每次只使用一次性比特幣地址。

這要感謝中本聰當(dāng)初在設(shè)計比特幣的時候，沒有直接將公鑰當(dāng)作比特幣的收款地址。比特幣的公鑰和對應(yīng)的地址之間，做了 SHA256 加密，而目前并沒有可以有效破解 SHA256 的算法。

舉個例子，如果大白需要給小黑轉(zhuǎn) 1BTC，大白的錢包地址里有 3BTC，只要在轉(zhuǎn)賬的時候，將比特幣的找零地址設(shè)為一個自己掌握私鑰的、全新的比特幣地址即可。這樣，轉(zhuǎn)賬的時候，1BTC 進(jìn)入到小黑的地址，找零的 2BTC 進(jìn)入到了大白的新地址。關(guān)于比特幣的找零機制和 UTXO 模型，可以閱讀白話區(qū)塊鏈之前的推文《沒有UTXO，比特幣或不能如此穩(wěn)定運行10年》。

在區(qū)塊鏈瀏覽器上查詢這筆交易時，可以看到大白轉(zhuǎn)出的地址和對應(yīng)公鑰，小黑的地址，找零的新地址。由于轉(zhuǎn)出地址用完即廢棄，里面沒有任何 BTC，所以即使看到了公鑰，用量子計算機破解出了私鑰也沒關(guān)系。

至于暴露的小黑收款地址和找零的新地址，由于量子計算機缺乏有效破解 SHA256 的算法，無法通過地址破解出公鑰，所以是安全的。

那量子計算機會不會對比特幣的挖礦產(chǎn)生影響呢？

現(xiàn)在的計算機符合“摩爾定律”，即計算機芯片的晶體管密度每 18 個月翻一番，算力增長一倍。但是近年來，晶體管的尺寸逐漸逼近物理極限，計算機算力的指數(shù)級增長在放緩，摩爾定律逐漸失效中。量子計算機厲害的地方在于，它是以雙指數(shù)的速度增長，即算力的增長指數(shù)也是指數(shù)級增長。這讓傳統(tǒng)計算機需要幾萬年的計算量，量子計算機可以在短時間內(nèi)完成。

但是，量子計算機做到的只是大幅削減計算時間，它還是要花時間計算的。

前文我們提到，目前并沒有可以有效破解 SHA256 的算法，所以利用量子計算機挖比特幣時，也只能和其他礦機一樣，一個一個地找隨機數(shù)去試，只不過是量子計算機運算速度更快而已。比特幣有難度調(diào)整機制，可以通過調(diào)整難度對抗來自量子計算機的算力增長，還可以通過升級 SHA256 算法（比如升級到 SHA384、SHA512），來增加挖礦難度。

需要注意的是，以上的討論都是建立在“量子計算機已經(jīng)非常成熟了，而且還價格低廉”的前提假設(shè)。

現(xiàn)實的情況是，量子計算機還處于實驗室階段。目前量子計算機只能進(jìn)行單一的、技術(shù)性很強的計算，使用它解決實際問題還需要數(shù)年時間。截至目前，還沒有一個通用的量子計算機出現(xiàn)，可靠的專用量子計算機也還沒有問世。

魔高一尺，道高一丈，量子計算機在向前發(fā)展的同時，加密算法亦會持續(xù)進(jìn)步。

在「得到」的《卓克·密碼學(xué) 30 講》中，著名科普作者卓克就提到了對抗量子計算機的第七代加密法——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。量子計算機也很有可能無法破解，因為如果破解了，就違反了量子力學(xué)的基本原理。