量子威脅迫近比特幣？一文讀懂其加密安全、未來時間線與後量子加密防御

比特幣數萬億美元的市場價值建立在數學基礎上。其交易由目前普通計算機無法破解的加密技術保護。然而，一種新的計算模型——量子計算，構成了獨特的挑戰。一旦規模化，它可能在數小時內破解比特幣的加密骨幹，威脅其作爲“數字黃金”的未來。這種風險並非迫在眉睫，但其利害關係巨大，不容忽視。

比特幣安全機制如何運作

比特幣由公鑰加密技術保護。每個錢包都有一個用於接收資金的公共地址和一個用於簽署交易的私鑰。兩者之間的連結被設計爲單向函數：可以從私鑰生成公鑰，但反向操作實際上是不可能的。比特幣依靠數字籤名來授權交易。它主要使用 secp256k1 曲線上的 ECDSA 算法，這使得錢包可以證明代幣所有權而無需暴露其私鑰。對於 P2PKH 和 P2WPKH 等常見地址類型，公鑰在您花費代幣之前是隱藏的。這減少了其暴露在潛在攻擊下的時間。

量子計算：爲何對加密貨幣至關重要

量子計算機是一種利用量子比特的新型機器，量子比特可以同時代表多種狀態。這使得它們能夠比常規計算機更快地解決某些數學問題。其中最重要的突破之一是肖爾算法（Shor’s algorithm），它最終可能破解保護比特幣的加密系統。它威脅着橢圓曲線加密（ECC），即比特幣 ECDSA 和 Schnorr 籤名背後的數學基礎。當前研究表明，破解比特幣的 ECC 需要數千個穩定的邏輯量子比特和數萬億次操作，這遠遠超出了當今量子計算機的能力。但隨着技術發展速度的指數級增長，這只是一個時間問題。

真實的威脅水平與“先收割，後解密”的風險

當今最先進的機器，如 IBM 的 1,121 量子比特 Condor 和 Atom Computing 的 1,200+ 量子比特處理器，令人印象深刻，但這些是物理量子比特，它們通常充滿噪音且容易出錯。要破解比特幣的安全性，你需要數百萬個物理量子比特來支持加密攻擊所需的數千個邏輯量子比特。估算顯示，在 24 小時內僞造比特幣籤名，大約需要 1,300 萬個物理量子比特，這遠遠超出了當前的能力。

然而，還有另一種風險，被稱爲“先收割，後解密”（harvest now, decrypt later）。黑客可以在今天存儲交易數據，然後等到強大的量子機器可用時再對其進行解密。這就是爲什麼各國機構已經敦促組織做好準備。

何時會成爲一個問題？

升級全球系統需要時間，因此政府和研究人員正在提前行動：

• 在 2024 年，新的後量子加密（PQC）標準被最終確定，以防御未來的威脅。
• 英國的路線圖預測，量子計算機可能在 2028 年至 2031 年左右開始構成嚴重風險，並在 2035 年前完全遷移到量子安全系統。

簡化時間線：

• 2025 年：達到 1,000+ 物理量子比特
• 2028-2031 年：開始早期遷移
• 2035 年：完全採用量子安全加密

構建後量子防御體系

安全社區並沒有停滯不前。美國國家標準與技術研究院（NIST）正在協調一項全球倡議，以建立後量子加密（PQC）標準。這些算法旨在抵御量子攻擊，同時在現實世界中保持實用性。

與此同時，區塊鏈開發者正在探索積極的策略，例如：

• 將錢包地址升級爲抗量子格式
• 實施混合或分層加密，結合經典和量子安全方法
• 爲用戶提供遷移資產至量子安全錢包的路徑，以在風險顯現前做好準備

這些措施旨在爲比特幣和其他加密貨幣提供未來保障，確保即使量子能力比預期來得更早，也能實現平穩過渡。

投資者現在可以做什麼

• 保持信息暢通：關注後量子加密更新，並留意錢包和交易平台何時開始支持量子安全遷移路徑。
• 分散持有：避免將所有資金投入單一加密貨幣，以降低因意外技術變革帶來的風險。
• 使用現代實踐：選擇 P2WPKH 等地址類型，並避免重復使用地址以限制公鑰暴露。

結語

量子計算機目前尚不足以破解比特幣的安全性，但其發展正在加速。政府和研究人員正在提前做好準備，而比特幣具有靈活性，只要社區通力合作，就能夠進行升級。這不是一場一夜之間爆發的危機，而是一項將在未來十年展開的長期挑戰。通過提前規劃，比特幣及其他系統可以平穩過渡到量子安全加密。