零知识技术是实现比特币量子安全的关键

随着量子计算研究人员的庆祝 突破 突破之后，Web3 的 4 万亿美元资产基础面临一个定时炸弹。去年十二月，谷歌宣布 他们的量子 Willow 芯片在不到五分钟的时间内完成了一项计算，这项计算如果由最先进的超级计算机执行则需要十倍时间 千的二十四次方 年（约为我们宇宙年龄的 100 万亿倍）。药物发现、材料科学、金融建模以及各种优化问题将因量子技术进入黄金时代。但大多数现代加密技术依赖于对经典计算机来说在功能上无法解决的数学难题，量子计算机却能瞬间破解这些加密。

在 Web3 领域，攻击者已经开始收集加密的区块链数据，以便在量子计算成熟时进行破解。投资加密货币，本质上就是对密码学完整性的投资，而量子计算正直接威胁着这一完整性。

幸运的是，研究人员已经证明， 专业的零知识（ZK）密码学可以帮助为行业中最有价值的区块链提供量子安全保障，确保 Web3 能够从量子技术中受益 —— 从新型抗生素到超优化供应链 —— 同时防范其潜在风险。

量子优势

10月22日，谷歌发布了可验证的结果，内容详见自然 展示其量子芯片“在学习自然系统结构方面非常有用，从分子到磁铁再到黑洞，[运行速度]比世界最快超级计算机上的最佳经典算法快13,000倍。” 这些结果令人震惊的是，它们并非基于人为设计的基准测试（如先前的示例），而是基于具有直接科学益处的实际应用问题。

尽管量子技术对人类知识的贡献显而易见，但它对密码学整体，尤其是近4万亿美元的数字资产基础，构成了不可否认的威胁。人权基金会发布了一份报告数据显示，超过六百万比特币存在于早期的“量子易受攻击”账户类型中，其中包括中本聪沉睡的110万枚比特币。这些很可能将成为“量子日”（即量子计算能力足以破解公钥加密的那一天）的首批受害者。

以太坊和比特币均依赖于椭圆曲线数字签名算法（ECDSA），该算法因其著名的脆弱「 到“Shor算法”，这是一种设计于1990年代的量子算法，旨在快速计算大整数的质因数分解，而对于经典计算机而言，这一问题几乎完全无法解决。理论上，量子计算甚至有可能实现 」已经突破的比特币；我们只是还未意识到而已。

然而，许多研究人员对这一威胁不屑一顾。以密码朋克著称的詹姆森·洛普普 已发布 在 X 平台上表示，“关于量子计算的恐惧和不确定性可能实际上比量子计算本身构成更大的威胁。” 换言之，我们唯一需要害怕的就是恐惧本身。但无论问谁，量子威胁都不是零。Vitalik Buterin 认为到 2030 年量子破解以太坊的概率为 20%。这意味着我们必须做好准备。

时间线非常重要——意义重大。现在收割，稍后解密，会将时间线提前。潜在的攻击者（包括国家和黑客组织）正在囤积加密的区块链数据——从钱包备份到交易所托管数据——以便在量子技术成熟时破解。每一笔广播到网络的交易，每一个暴露的公钥，都会成为未来攻击的弹药。随着每个季度的过去，实施量子抗性密码学的窗口正逐渐缩小。

进入零知识

零知识（ZK）密码学的魅力在于其优雅与简洁。证明者能够在不透露任何除真实性之外的信息的情况下，使验证者确信某事为真。随着ZK技术的成熟，证明时间已从数小时缩短至数秒，证明大小也从兆字节减小至千字节。尤其是人工智能的计算成本依然较高，限制了其在高风险领域如Web3、传统银行和国防中的应用价值。

零知识与量子

乍一看，零知识技术如何保护区块链免受量子攻击可能并不明显。零知识证明是一种隐私工具，是在不泄露任何底层信息的情况下证明某事为真的方法。但同样的隐私保护技术也可以建立在抗量子数学之上，将零知识技术转变为区块链的广泛防护盾。基于哈希的证明（使用 zk-STARKs）和基于格的证明，建立在即使是强大的量子机器也难以攻克的问题上，不依赖于易受量子攻击的椭圆曲线。

但抗量子零知识证明比现有版本更大更重。这使得它们在存储上更具挑战性，并且在空间限制严格的区块链上验证成本更高。但其带来的好处是巨大的：它们为保护数十亿链上资产提供了路径 无 需要对基础协议进行立即且高风险的全面改造。

换言之，ZK 为区块链提供了一条灵活的升级路径。网络无需在一夜之间彻底更换其整个签名系统，而是可以逐步将量子安全的 ZK 证明添加到交易中——允许旧有和新兴密码学在过渡期间共存。

量子技术对 Web3 的优势

当今的计算机只能模拟随机性。它们使用公式来生成“随机”数，但这些数字最终是由可预测的过程产生的。这意味着区块链系统的某些部分——例如选择哪位验证者提出下一个区块，或决定去中心化彩票的获胜者——可能会被巧妙地影响，从而使不法分子获得经济利益。但在今年年初，量子研究人员实现 一个重要的里程碑：经过认证的随机性。

量子系统利用自然且不可预测的现象，如光子的自旋或粒子的衰变。这是真正的、无法伪造的随机性，是经典计算机无法提供的。

对于区块链来说，这是一个重大事件。Web3生态系统需要一个公开的、量子驱动的随机信标，以为推动区块链运行的核心机制提供种子。借助量子技术，我们可以构建一个公平、防篡改且无法被操控的随机信标。这一解决方案将解决去中心化彩票和验证者选择中长期存在的缺陷。

问题在此。Web3 是否会在量子计算机成熟之前认真对待量子抗性密码学？历史表明，由于去中心化系统本质上缺乏中央协调，主链协议的底层升级往往需要数年时间。然而，行业不能等到量子计算机攻破 ECDSA 后才采取行动。

关于具体时间表我们可以争论不休，但量子未来正日益成为不可避免的现实。零知识证明（ZK）技术能够在这一转型过程中保护 Web3，将量子威胁转化为量子机遇。

行动的时机就是现在，趁我们仍有机会。