近期，谷歌最新款量子芯片Willow火爆全球，我国的“祖冲之三号”量子芯片也惊艳亮相，这些技术飞跃在比特币投资界掀起了些许波澜，也引来许多负面的声音。Geiger Capital在X上发了一条帖子，宣称“比特币已死”是一个笑话，结果大批怀疑论者趁机大肆贬损比特币。
每隔几年，随着量子计算一次次取得突破性进展，币圈的恐慌情绪就会在新闻周期中蔓延开来。但这些担忧有道理吗？比特币真的面临被量子计算机“破解”的风险吗？
这篇文章将阐释量子计算的基础知识、比特币加密设计的运作原理，并探讨为何量子计算尚未构成真正的威胁。我们还将探究量子计算在催化区块链与AI创新中扮演的角色，以便全面而客观地看待这些担忧。
当前的量子计算处于什么位置？
量子计算机有朝一日可能会超越当今最先进的超级计算机，然后在一夜之间颠覆各行各业。这既令人兴奋，又令人不安。
我们都知道，薛定谔的猫同时处于既生又死的状态，这个著名的思想实验阐释了叠加态的概念，即在被测量或观测之前，量子尺度的系统能够同时处于多种状态。
经典计算机使用比特以0和1的形式来处理信息，而量子计算机使用的是能够处于叠加态量子比特（qubit），这意味着量子计算机能够并行处理海量数据，解决那些需要经典计算机耗费数百万甚至数十亿年才能破解的难题。
图：“薛定谔的猫”思想实验
量子计算机的另一个关键特性是纠缠。在纠缠态下，量子比特相互关联，即便它们相隔甚远，其中一个的状态也会瞬间影响另一个的状态。这些特性使得量子计算机能够以比经典系统快数个数量级的速度进行计算。
但是，当前的量子计算机错误率较高，需要在极端条件运行（如接近绝对零度的温度），并且远未达到处理公钥加密或比特币等现实世界加密系统所需的规模。
Google的Willow芯片与我国的“祖冲之三号”代表我们在克服这些挑战方面向前迈出重要一步，尤其是在纠错和逻辑量子比特方面取得的进步，这对于扩展量子系统至关重要。量子计算机还尚未达到可以破坏加密系统的程度，但每一次突破都使我们更接近这一现实。
强大算力冲击数字王国
理论上，一台拥有超过1300万个量子比特的量子计算机有望在一天内破解比特币的加密。例如，英国萨塞克斯大学（University of Sussex）估计，要在实际可行的时间范围内破解 SHA-256，根据期望的运算速度不同，需要1300万到3.17亿个量子比特。
当今最先进的量子系统远未达到这个水平，但我们正在加速前进。时间表可能比我们想象中还要短。
Quantum Economics的创始人Mati Greenspan表示：“量子计算对比特币的影响将取决于这项技术是如何推出的。如果应用情况不均衡，我们可能会看到一个‘不稳定’的过渡时期，届时与其他参与者相较，一些参与者将获得显著优势。比特币目前并未面临迫在眉睫的危险，但网络最终依然需要进行重大的基础设施升级才能保持安全。核心开发人员现在就应该着手准备，确保在量子技术影响下的比特币具备足够的韧性。”
风险并不局限于区块链领域。量子计算可能会暴露各行各业的敏感数据，从金融服务到医疗保健业皆是如此。依赖加密数据进行训练和运行的人工智能系统也可能受到损害，进而威胁到隐私以及人工智能模型的完整性。这给各机构敲响了警钟，促使它们开始向抗量子加密算法（PQC）过渡。
有威胁，但至少不是现在
比特币依赖于SHA-256，这是一种加密算法，它保障着工作量证明挖矿、区块链和现代钱包的安全，这种加密技术确保比特币对那些试图改写历史、破解私钥进而窃取资金的传统计算攻击具有高度抵抗力。例如，通过暴力破解的方式获取一个比特币私钥需要进行2的256次方次运算，但这个数字太大了，在实际操作中几乎不可能完成。
理论上讲，量子计算机可以利用Grover算法将所需运算次数减少至2的128次方，使得该问题在原则上变得更有可能解决——但仍然需要人类目前远无法企及的大规模计算资源，现在的谷歌Willow与“祖冲之三号”都仅拥有105个量子比特。
其实，比特币的开发者们从一开始就意识到了潜在的量子威胁，比特币的创造者中本聪（Satoshi Nakamoto）在2010年就提到过这个问题。比特币的最佳实践操作也是考虑到这类攻击而制定的。在钱包中仅使用一次地址是一种标准做法，这样可以最大程度地降低遭受此类威胁的风险。公钥及相关签名只有在发送交易时才会显示出来（并且是在交易被确认之前），因此留给量子攻击者破解密钥的时间很短，随后资金就会被转移到新区块中的新密钥上。
物理学家Sabine Hossenfelder指出，Willow在科学上令人印象深刻，但“对日常生活的影响为零”。量子计算仍处于起步阶段，像谷歌Willow芯片这样的进步远远无法破解SHA-256或比特币的网络。早在达到这一点之前，广泛用于金融服务、安全消息传递和军事应用的其他加密系统（如RSA和ECC）很可能已经受到威胁，因为它们比SHA-256等哈希算法更容易受到量子攻击——这意味着比特币其实比当今的许多传统系统都更加安全。
通往机器意识与Web 3
TrustInsights.ai的首席数据科学家Christopher Penn提出了一些有趣的观点。“多年来，硅谷已经下调了对通用人工智能（AGI）的预期——从制造出有感知、有自我意识的机器，变成了‘能比普通人更好地完成一般性任务’。之所以出现这种相当令人失望的转变，是因为如今基于硅的计算架构根本无法实现像意识这类事物所需要的大规模、近乎实时的并行处理能力。即便是一只老鼠的大脑，在其庞大的神经网络中也有着超过7000万个相互连接的神经元。仅仅是复制那样的计算能力，就需要数百兆瓦的电力以及数百万个GPU。而老鼠靠着奶酪和糖果就能维持运转。”
图：Christopher Penn
紧接着，他提到：“到目前为止，量子计算似乎是唯一有望实现创建有感知、有自我意识计算机所需并行处理能力的架构。它仍处于早期阶段，大多数量子计算机的运行大约只涉及1000个量子比特，但前进的道路似乎是清晰的。如果我们在纠错方面取得的进展能够保持下去，那么一旦在并行量子比特的数量上再增加几个零，量子计算就有望通向机器意识。”
对于区块链而言，量子计算的潜力是双重的。一方面，量子对当前的加密方法构成了威胁，另一方面，量子计算也有助于解决可扩展性等现存挑战。更快、更高效的区块链能够支持去中心化应用日益增长的需求，使得Web 3技术能更无缝地融入日常生活。
通过整合抗量子加密算法，或者实施量子密钥分发（QKD），比特币能够防范量子计算攻击。作为比特币理念的基石，去中心化治理的构建目的就是让社区能够在新挑战和新技术出现时协同适应并升级协议。随着量子密码学研究的不断推进，比特币的协议可以通过这种治理模式进行升级，确保它在量子技术影响下的未来仍能保持安全且具备可行性。
从这里开始
最近的技术突破告诉我们，我们所探讨的不再是遥不可及的可能性，它们正在迅速接近现实。量子计算机可以是一台能解决人类所面临的最大问题的机器，但也可以瓦解全球的安全系统。确保量子计算保持正轨，是摆在我们眼前的重要问题。
未来的旅程需要创新、远见和韧性。更快的区块链、更智能的AI和突破性的科学发现值得我们付出努力。量子计算不仅代表着一次技术飞跃，更是一种范式转变，它将深刻地重塑我们的世界。
[1]https://x.com/Geiger_Capital/status/1866318515365425555
[2]https://x.com/sundarpichai/status/1866167429367468422https://en.bitcoin.it/wiki/SHA-256
[3]https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/
[4]https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/57183
[5]https://x.com/skdh/status/1866352680899104960