量子末日逼近？以太坊大會聚焦比特幣的量子威脅！

今年在科羅拉多州丹佛市舉行的以太坊開發者大會 (ETH Denver) ，聚焦於熊市中的建構以及透過區塊鏈賦能人工智慧代理。然而，一個小組卻探討了比特幣的密碼學是否能在後量子時代倖存。簡而言之，如果量子電腦的發展速度超越了比特幣社群的應對速度，我們可能會面臨一場災難。

這個議題的核心在於量子電腦破解密碼學的能力。傳統電腦使用位元 (bits) 來儲存資訊，每個位元代表 0 或 1。量子電腦則使用量子位元 (qubits)，它可以同時代表 0 和 1，這使得量子電腦在執行某些計算時具有驚人的速度優勢。這種速度優勢對於破解當今保護我們數位生活的許多密碼系統構成了威脅。

比特幣如何運作？

為了理解量子威脅，我們需要先了解比特幣的運作方式。比特幣交易依賴於兩個關鍵的密碼學概念：雜湊演算法 (hashing algorithms) 和橢圓曲線密碼學 (elliptic curve cryptography)。

雜湊演算法，如 SHA-256，用於創建交易的數位指紋。這些指紋是單向的，這意味著從指紋推導出原始交易在計算上是不可行的。專家普遍認為，即使是目前設想中最強大的量子電腦，也難以破解 SHA-256。

然而，問題出在橢圓曲線密碼學上。比特幣使用橢圓曲線密碼學來創建數位簽章，這些簽章證明了比特幣的所有權。橢圓曲線密碼學依賴於一種數學上的難題：在給定一個橢圓曲線上的點的情況下，找到產生該點的秘密數字在計算上是不可行的。然而，彼得·肖爾 (Peter Shor) 在 1994 年開發了一種量子演算法，稱為肖爾演算法 (Shor’s algorithm)，它可以有效地解決這個難題。

肖爾演算法的威脅

如果一台足夠強大的量子電腦運行肖爾演算法，它就可以從比特幣的公鑰逆向工程出私鑰。這意味著攻擊者可以竊取與該公鑰相關聯的所有比特幣。正如區塊鏈網路安全公司 Project Eleven 的執行長 Alex Pruden 在 ETH Denver 會議上指出的那樣：「比特幣的所有權完全取決於你簽署數位簽章的能力。有了肖爾演算法，僅僅知道你的公鑰——本應安全分享的東西——就足以逆向工程出你的私鑰。這意味著我僅僅通過知道你的公鑰就擁有你的比特幣。」

量子電腦的發展現況

目前，還沒有任何量子電腦能夠破解比特幣的密碼學。然而，量子電腦的發展正在迅速推進。Google、IBM 等公司在量子計算領域取得了重要的技術里程碑。例如，2024 年 12 月，Google 宣布了 Willow，這是一台展示了低於閾值糾錯的量子電腦。直到那時，人們還懷疑量子計算是否能夠擴展，而 Google 證明了量子計算是可以擴展的。

比特幣社群的回應

比特幣社群正在認真對待量子威脅。研究人員正在開發抗量子的密碼學演算法，這些演算法即使在量子電腦面前也是安全的。此外，還有人提出了遷移到量子安全地址的方案。這些方案涉及將比特幣從舊地址轉移到使用抗量子密碼學演算法的新地址。

以太坊基金會最近成立了一個後量子安全團隊，Coinbase 也組建了一個顧問委員會來研究比特幣和其他數位資產的量子風險。Coinbase 的執行長 Brian Armstrong 認為這個問題是「可以解決的」，儘管研究人員對於這個威脅的緊迫性存在爭議。

風險暴露

Project Eleven 追蹤一個名為「比特幣風險列表 (Bitcoin Risq List)」的清單。根據該清單，超過 690 萬枚比特幣位於暴露公鑰的地址中，其中包括在比特幣早期開採的 170 萬枚比特幣。這些比特幣特別容易受到量子攻擊的影響。

BIP 360 的合著者 Isabel Foxen Duke 警告說，如果量子能力在遷移共識達成之前到來，那將對比特幣網路造成災難性的後果。「如果在量子電腦出現並且有人實際利用它之後，400 萬枚比特幣在幾個小時內湧入市場，這可能會摧毀比特幣專案，無論我們是否擁有後量子密碼學。」

問題不僅僅是技術性的

Foxen Duke 強調，比特幣和量子強化比特幣面臨的許多挑戰與後量子密碼學無關。一些較舊的比特幣可能永遠不會遷移到量子安全地址，包括那些據信屬於比特幣創始人中本聰 (Satoshi Nakamoto) 的比特幣。

有人提議凍結中本聰的比特幣以及所有支付到公鑰地址的比特幣。Foxen Duke 認為這些問題更具爭議性、更複雜，並且在某些方面更有趣，因為就此達成共識將是一個非常困難且在政治上具有挑戰性的問題。

結論：時間緊迫

量子電腦對比特幣構成嚴重的長期威脅。雖然目前還沒有任何量子電腦能夠破解比特幣的密碼學，但量子電腦的發展正在迅速推進。比特幣社群需要迅速採取行動，開發和部署抗量子密碼學演算法，並遷移到量子安全地址。如果我們不能及時做到這些，我們可能會面臨一場災難，導致數百萬枚比特幣被盜，並損害比特幣網路的信任。

這個問題不僅僅是技術性的，也涉及政治和社會因素。比特幣社群需要就如何應對量子威脅達成共識，並共同努力保護比特幣網路的未來。時間正在流逝，我們必須現在就採取行動。