比特币:谷歌最新量子计算机能破解比特币吗？钱包还安全吗？

最近，“谷歌称已实现量子霸权”的新闻在各类媒体上刷屏。

“量子霸权”又被称为“量子优势”，指量子计算机相比于目前的计算机具有碾压性的优势，即在未来的某一时刻，功能非常强大的量子计算机可以完成目前的计算机几乎不可能完成的任务。

在论文中，谷歌研究人员称，谷歌的处理器能够在3分20秒内，完成目前全球排名第一的超级计算机Summit需要一万年才能完成的计算。

量子计算机，来源：MITTechnologyReview

这引起了不少加密资产持有者的担心，担心比特币等加密资产是否还安全，会不会轻易被量子计算机破解？

谷歌云成立Web3团队，增加对Web3和加密相关技术的支持:金色财经消息，谷歌云（Google Cloud）部门正在组建一个团队，为运行区块链应用程序的开发人员构建服务，因为该公司试图利用加密货币和相关项目的迅速普及。谷歌云副总裁 Amit Zavery 周五在一封电子邮件中告诉员工，我们的想法是让谷歌云平台成为该领域开发人员的首选。

“虽然世界仍处于拥抱 Web3 的早期阶段，但这个市场已经展现出巨大的潜力，许多客户要求我们增加对 Web3 和加密相关技术的支持。”（CNBC）[2022/5/7 2:56:11]

这里先说结论：至少目前阶段大家不需要担心，即便将来通用的量子计算机大规模出现，比特币也不一定会被“杀死”。

“以太坊”谷歌搜索量达到2018年2月以来最高水平:The Block发文称，包含“以太坊”一词的谷歌搜索数量已达到2018年2月以来的最高水平。The Block将以太坊搜索量水平设置为0至100，100为给定时间段内的最大值。 在2017年12月10日，该水平达到了100。在2018年初，该水平仍然很高，经常突破40和50。过去一周，该水平达到了33，是自2018年2月4日当周达到45以来的最大搜索量。[2020/11/26 22:08:35]

接下去，我们说说相关的原因。

比特币用到的加密算法主要有2种：椭圆曲线数字签名算法，SHA256哈希算法。其中，ECDSA主要用于私钥、公钥的生成；SHA256主要用于公钥生成钱包地址，以及挖矿时的工作量证明。

动态 | 谷歌趋势：“区块链”搜索热度区域排名中国跃居第一:据Google Trends数据，过去7天的搜索热度中，尼日利亚成为搜索“bitcoin”热度最高的地区。在按区域显示的“bitcoin”搜索热度排行中，前五名依次是：尼日利亚、荷兰、捷克、加纳、以及南非。全球“blockchain”热度最高的5个国家/地区为：中国、圣赫勒拿、喀麦隆、科特迪瓦、新加坡。[2019/12/22]

量子计算机会威胁到ECDSA的安全性。1994年，设计出了专门用来分解因数的Shor算法，足够强的量子计算机加上Shor算法，可以通过公钥破解出私钥。

DragonEx APP上线谷歌应用商店 行情接入全球行情网站AICoin:新加坡时间5月15日，DragonEx APP上线谷歌应用商店，行情数据已接入全球行情网站AICoin，DragonEx全球化进程正在不断加速。[2018/5/15]

当然，量子计算机的这个破解过程也需要花费比较长的一段时间，况且量子计算机的发展也不是一帆风顺，刚开始的性能也没那么强大。

即便量子计算机足够强大了，也有办法保护自己的比特币安全：每次只使用一次性比特币地址。

这要感谢中本聪当初在设计比特币的时候，没有直接将公钥当作比特币的收款地址。比特币的公钥和对应的地址之间，做了SHA256加密，而目前并没有可以有效破解SHA256的算法。

举个例子，如果大白需要给小黑转1BTC，大白的钱包地址里有3BTC，只要在转账的时候，将比特币的找零地址设为一个自己掌握私钥的、全新的比特币地址即可。这样，转账的时候，1BTC进入到小黑的地址，找零的2BTC进入到了大白的新地址。关于比特币的找零机制和UTXO模型，可以阅读白话区块链之前的推文《没有UXTO，比特币或不能如此稳定运行10年》。

在区块链浏览器上查询这笔交易时，可以看到大白转出的地址和对应公钥，小黑的地址，找零的新地址。由于转出地址用完即废弃，里面没有任何BTC，所以即使看到了公钥，用量子计算机破解出了私钥也没关系。

至于暴露的小黑收款地址和找零的新地址，由于量子计算机缺乏有效破解SHA256的算法，无法通过地址破解出公钥，所以是安全的。

矿机，来源：www.hellobtc.com

那量子计算机会不会对比特币的挖矿产生影响呢？

现在的计算机符合“摩尔定律”，即计算机芯片的晶体管密度每18个月翻一番，算力增长一倍。但是近年来，晶体管的尺寸逐渐逼近物理极限，计算机算力的指数级增长在放缓，摩尔定律逐渐失效中。量子计算机厉害的地方在于，它是以双指数的速度增长，即算力的增长指数也是指数级增长。这让传统计算机需要几万年的计算量，量子计算机可以在短时间内完成。

但是，量子计算机做到的只是大幅削减计算时间，它还是要花时间计算的。

前文我们提到，目前并没有可以有效破解SHA256的算法，所以利用量子计算机挖比特币时，也只能和其他矿机一样，一个一个地找随机数去试，只不过是量子计算机运算速度更快而已。比特币有难度调整机制，可以通过调整难度对抗来自量子计算机的算力增长，还可以通过升级SHA256算法，来增加挖矿难度。

需要注意的是，以上的讨论都是建立在“量子计算机已经非常成熟了，而且还价格低廉”的前提假设。

现实的情况是，量子计算机还处于实验室阶段。谷歌研究人员也表示，谷歌的量子计算机只能进行单一的、技术性很强的计算，使用它解决实际问题还需要数年时间。截至目前，还没有一个通用的量子计算机出现，可靠的专用量子计算机也还没有问世。

魔高一尺，道高一丈，量子计算机在向前发展的同时，加密算法亦会持续进步。

在「得到」的《卓克·密码学30讲》中，著名科普作者卓克就提到了对抗量子计算机的第七代加密法——量子加密。

量子加密和其他加密法不同，不但使用了数学，还使用了物理中的量子理论。量子计算机也很有可能无法破解，因为如果破解了，就违反了量子力学的基本原理。

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