量子計算機會不會對比特幣挖礦產生影響

在論文中,谷歌研究人員稱,谷歌的處理器能夠在 3 分 20 秒內,完成目前全球排名第一的超級計算機 Summit 需要一萬年才能完成的計算。

最近,“谷歌稱已實現量子霸權”的新聞在各類媒體上刷屏。“量子霸權”又被稱為“量子優勢”,指量子計算機相比于目前的計算機具有碾壓性的優勢,即在未來的某一時刻,功能非常強大的量子計算機可以完成目前的計算機幾乎不可能完成的任務。7Bb顯卡之家

在論文中,谷歌研究人員稱,谷歌的處理器能夠在 3 分 20 秒內,完成目前全球排名第一的超級計算機 Summit 需要一萬年才能完成的計算。7Bb顯卡之家

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這引起了不少加密資產持有者的擔心,擔心比特幣等加密資產是否還安全,會不會輕易被量子計算機破解?7Bb顯卡之家

這里先說結論:至少目前階段大家不需要擔心,即便將來通用的量子計算機大規模出現,比特幣也不一定會被“殺死”。7Bb顯卡之家

接下去,我們說說相關的原因。7Bb顯卡之家

比特幣用到的加密算法主要有2種:橢圓曲線數字簽名算法(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)。7Bb顯卡之家

量子計算機會威脅到 ECDSA 的安全性。1994 年,設計出了專門用來分解因數的 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。7Bb顯卡之家

當然,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展也不是一帆風順,剛開始的性能也沒那么強大。7Bb顯卡之家

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。7Bb顯卡之家

這要感謝中本聰當初在設計比特幣的時候,沒有直接將公鑰當作比特幣的收款地址。比特幣的公鑰和對應的地址之間,做了 SHA256 加密,而目前并沒有可以有效破解 SHA256 的算法。7Bb顯卡之家

舉個例子,如果大白需要給小黑轉 1BTC,大白的錢包地址里有 3BTC,只要在轉賬的時候,將比特幣的找零地址設為一個自己掌握私鑰的、全新的比特幣地址即可。這樣,轉賬的時候,1BTC 進入到小黑的地址,找零的 2BTC 進入到了大白的新地址。關于比特幣的找零機制和 UTXO 模型,可以閱讀白話區塊鏈之前的推文《沒有UXTO,比特幣或不能如此穩定運行10年》。7Bb顯卡之家

在區塊鏈瀏覽器上查詢這筆交易時,可以看到大白轉出的地址和對應公鑰,小黑的地址,找零的新地址。由于轉出地址用完即廢棄,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系。7Bb顯卡之家

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。7Bb顯卡之家

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現在的計算機符合“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,它是以雙指數的速度增長,即算力的增長指數也是指數級增長。這讓傳統計算機需要幾萬年的計算量,量子計算機可以在短時間內完成。7Bb顯卡之家

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。7Bb顯卡之家

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。比特幣有難度調整機制,可以通過調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。7Bb顯卡之家

需要注意的是,以上的討論都是建立在“量子計算機已經非常成熟了,而且還價格低廉”的前提假設。7Bb顯卡之家

現實的情況是,量子計算機還處于實驗室階段。谷歌研究人員也表示,谷歌的量子計算機只能進行單一的、技術性很強的計算,使用它解決實際問題還需要數年時間。截至目前,還沒有一個通用的量子計算機出現,可靠的專用量子計算機也還沒有問世。7Bb顯卡之家

魔高一尺,道高一丈,量子計算機在向前發展的同時,加密算法亦會持續進步。7Bb顯卡之家

在「得到」的《卓克·密碼學 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。7Bb顯卡之家

量子加密和其他加密法不同,不但使用了數學,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,就違反了量子力學的基本原理。7Bb顯卡之家
來源: 白話區塊鏈7Bb顯卡之家

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