量子计算机在9分钟内“破解”比特币的真正含义

谷歌量子人工智能团队本周早些时候表示，未来的量子计算机可能在大约九分钟内从比特币公钥推导出私钥。该数字在社交媒体上迅速传播，引发市场震动。

但是，这在实际操作中到底意味着什么？

让我们先从比特币交易的工作原理说起。当您发送比特币时，您的钱包会使用私钥对交易进行签名，私钥是一个秘密数字，用以证明您拥有这些币。

该签名同时揭示了您的公钥，这是一个可共享的地址，会被广播到网络，并存放在称为内存池（mempool）的等待区，直到矿工将其包含在区块中。平均而言，确认时间约为10分钟。

您的私钥和公钥通过一个称为椭圆曲线离散对数问题的数学难题相连。经典计算机在任何实用的时间范围内都无法逆转该数学问题，而未来足够强大的量子计算机运行一种称为Shor算法的程序则有可能做到。

这就是九分钟部分的由来。谷歌的论文发现，量子计算机可以通过预先计算那些不依赖于任何特定公钥的攻击部分来“预热”。

一旦您的公钥出现在内存池中，机器仅需大约九分钟即可完成工作并推导出您的私钥。比特币的平均确认时间为10分钟。这使得攻击者有大约41%的几率在原始交易确认之前推导出您的密钥并重定向您的资金。

可以将其比作一个小偷花费数小时打造一台通用的开锁机器（预计算）。这台机器适用于任何保险箱，但每当出现一个新的保险箱时，只需进行几次最后的调整——而这最后一步大约需要九分钟。

这就是内存池攻击。这令人震惊，但需要一种尚不存在的量子计算机。谷歌的论文估计，这样的机器需要不到 500,000 个物理量子比特。而目前最大的量子处理器只有大约 1,000 个。

更为重大且迫切的担忧是已有约690万比特币，约占总供应量的三分之一，存放在钱包中，其中公钥已被永久暴露.

这包括网络早期几年使用的一种称为“支付到公钥”（pay-to-public-key）格式的比特币地址，该格式默认情况下公钥在区块链上可见。同时也包括任何重新使用过地址的钱包，因为从地址中花费资金会暴露所有剩余资金的公钥。

这些币种无需进行九分钟的竞赛。拥有足够强大量子计算机的攻击者可以从容破解它们，逐一破解暴露的密钥，无需任何时间压力。

据CoinDesk周二早些时候报道，比特币2021年的Taproot升级使这一问题更加严重。Taproot改变了地址的工作方式，使得公钥默认在链上可见，无意中扩大了未来量子攻击可能波及的钱包范围。

比特币网络本身将继续运行。挖矿使用的是一种称为 SHA-256 的不同算法，量子计算机在当前方法下无法显著加速该算法的运算。区块仍将被产生。

账本仍将存在。但如果私钥能够从公钥中推导出来，支撑比特币价值的所有权保障将不复存在。任何持有暴露密钥的人都面临被盗风险，机构对网络安全模型的信任也将崩溃。

解决方案是后量子密码学，它用量子计算机无法破解的算法取代了易受攻击的数学。以太坊已经花费八年时间为这一迁移做准备。比特币甚至尚未开始。