比特幣雜誌 量子問題：量子不會為你的比特幣帶來 量子問題：布蘭登·布萊克考慮了所有可能阻止可行的量子計算機被製造出來的問題。
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量子問題：量子不會為你的比特幣而來
自比特幣存在以來，新形式的 FUD（恐懼、不確定性和懷疑）就被用來預測其消亡。儘管如此，比特幣已經成長為價值數萬億美元的資產，並開始在全球貨幣秩序中佔據一席之地。近幾個月來，與加密相關的量子計算機（CRQC）使攻擊者能夠從公鑰重新創建秘密密鑰並簽署移動其他人的硬幣的比特幣交易，這種幽靈已經以 FUD 的演變形式重新出現。這對比特幣的持續增長構成現實威脅嗎？一句話，不。沒有證據表明 CRQC 將在十年內建成，並且是否會建造這樣的機器仍然未知。量子威脅仍然令人恐懼。
最先進的
迄今為止，還沒有任何量子計算機能夠計算出 6 歲早熟兒童無法完成的計算（經經驗證實）。量子計算機是一項非凡的技術，展示了現代世界真正具有科幻小說般的能力。這些設備利用光鑷、激光冷卻、超導通量量子位、電磁阱、稀釋制冷機等基礎技術。在這些設備中，各個量子位被強制進入特定的亞原子狀態（每種候選技術都不同），糾纏成疊加，操縱以表示計算，然後讀取和解釋它們的亞原子屬性。令人震驚的事實是，這些設備確實存在，並且可以被操縱以通過少量輸入產生有意義的計算。冷酷的現實檢驗是（例如候選技術）要進行一個小孩可以完成的計算需要足夠的電力來為德克薩斯州高中提供空調，許多設置時間和後期處理時間。
讀懂未來
我知道你在想甚麼，「但是有這麼多資金流入量子計算」。流入某個領域的資金與該領域現實世界的技術進步速度相關嗎？並不真地。事實上，可以說，在開發出正確的基礎技術並確認產品與市場的契合度之前，流入某個領域的資金與開發適用技術的可能性呈負相關。通過將 NASA 的航天飛機計劃與 SpaceX 的獵鷹 9 號進行比較，可以清楚地看出這一點。SpaceX 採用（大部分）已知的科學並將其轉化為實踐，以滿足可靠且低成本進入太空的明顯市場需求，首次載人任務的計劃成本不到 50 億美元。航天飛機完成首次載人任務花費了大約 500 億美元。獵鷹 9 號不僅開發成本低了一個數量級，而且迄今為止還擁有完美的乘員安全記錄。造成這些差異的原因有很多，但這表明，再多的錢也無法使尚未成熟的技術變得可行。將其轉化為量子計算：我們可以看到，通過投入大量資金來解決這個問題，以巨大成本進行技術演示是可能的。但這並沒有告訴我們更多的錢是否會為我們帶來穩定、低錯誤的量子位的聖杯（如獵鷹 9 號的可靠性）。對航天飛機計劃進行再多的持續開發也無法實現獵鷹 9 號的低成本、高可靠性，並且完全有可能不惜任何代價進行再多的持續開發，也不能使當前的任何量子計算技術可靠到足以破解單個密鑰對。
現在，您可能會想，「但是最近的所有進展又如何呢？」關於最近發佈的進展，有兩件重要的事情需要記住。首先，其中許多進步只是純數學方面的進步。例如，最近的谷歌論文具有如此重要的結果，以至於他們選擇編輯理論量子電路，而不是冒著它被用來破壞重要密碼系統的風險。這看起來似乎是 CRQC 未來的巨大進步，但事實上它沒有改變任何東西。除非（或直到）量子硬件達到 Falcon 9 時刻，否則根本沒有任何設備能夠達到運行編輯電路所需的穩定性和規模。這是純粹的戲劇，隱藏了為可能永遠不存在的設備設計的電路。其次，在硬件方面本身，我們看到在特定年份發佈了許多新成果和進展，但其中有多少與相同的量子計算候選技術相關？多少僅僅代表在之前的結果陷入死衚衕之後重新開始？現實情況是，這些進步並不代表最終成功的某種線性軌道。它們代表了對無限可能性空間的廣度優先搜索，在這個空間中，量子研究人員希望找到一條路徑，沿著這條路徑，他們可以前進哪怕是一小段距離，而不會到達另一個死衚衕。
當我們審視量子計算未來的現實時，它充其量是模糊的。技術發展前景廣闊。在我看來，尤其是在中性原子裝置領域。但現在判斷目前已知的任何分支是否有通往最終 CRQC 的道路，或者未來是否會進行更多重啓，還為時過早。如果在某個時候，我們看到同一候選技術的多次迭代，實現了功能逐漸增強的設備，並計算出早熟兒童無法計算的有意義的結果，我們可以用不同的證據重新審視這一討論。
理論上
對於幾十年來量子研究開發 CRQC 屢屢失敗的原因有兩種可能的解釋。這可能只是一個難題，我們正在繼續應用科學和工程來解決它，有一天，人類的聰明才智將佔上風，就像互聯網、智能手機、社交媒體和比特幣的發展一樣（留給讀者來決定哪些是積極的發展）。另一方面，開發 CRQC 可能是不可能的，或者將永遠超出我們的掌控範圍。考慮一下 CRQC 的存在意味著甚麼：機器必須在其疊加中表示一個與要解決的密碼問題的複雜性大小相同的可能性域。 IE。為了打破比特幣 secp256k1 曲線上橢圓曲線離散對數的 128 位安全性，量子疊加必須表示 128 位數字的所有可能值。在經典計算中，表示所有這些值將需要比人類生產的更多的計算機存儲（多個數量級）。如果量子疊加存在哪怕最微小的粒度（即量子疊加在所有可能的值上都不是完全連續的），那麼量子計算機就永遠無法與密碼相關。如果保持疊加所需的能量與所表示的場的複雜性成比例，那麼量子計算機永遠不可能與密碼相關。當代對量子物理學的理解並不排除這兩種可能性。
結論：比特幣不能休息
儘管存在上述所有情況，比特幣向新加密算法的開發必須繼續。雖然對比特幣密碼學的量子攻擊無論如何都不會迫在眉睫，但完全有可能通過其他方式發現另一個缺陷。我們知道某些橢圓曲線被發現存在弱點，而 secp256k1 可能是下一個。比特幣之所以能夠存在這麼久，是因為對系統的攻擊增強了它的強度，並且隨著量子 FUD 攻擊的展開，這種情況也將繼續存在。 P2MR 或 P2TRv2、SHRINCS、SPHINCS、IBC、ML-DSA 和更多後量子簽名方案的開發最終將提高比特幣面對未來攻擊的彈性，即使從未開發出真正的 CRQC。
這篇文章出現在比特幣雜誌最新印刷版《量子問題》中。我們在此分享它，作為對整期探討的想法的初步瞭解。