比特币杂志
量子问题：量子不会为你的比特币而来
自比特币存在以来，新形式的 FUD（恐惧、不确定性和怀疑）就被用来预测其消亡。尽管如此，比特币已经成长为价值数万亿美元的资产，并开始在全球货币秩序中占据一席之地。近几个月来，与加密相关的量子计算机（CRQC）使攻击者能够从公钥重新创建秘密密钥并签署移动其他人的硬币的比特币交易，这种幽灵已经以 FUD 的演变形式重新出现。这对比特币的持续增长构成现实威胁吗？一句话，不。没有证据表明 CRQC 将在十年内建成，并且是否会建造这样的机器仍然未知。量子威胁仍然令人恐惧。
最先进的
迄今为止，还没有任何量子计算机能够计算出 6 岁早熟儿童无法完成的计算（经经验证实）。量子计算机是一项非凡的技术，展示了现代世界真正具有科幻小说般的能力。这些设备利用光镊、激光冷却、超导通量量子位、电磁阱、稀释制冷机等基础技术。在这些设备中，各个量子位被强制进入特定的亚原子状态（每种候选技术都不同），纠缠成叠加，操纵以表示计算，然后读取和解释它们的亚原子属性。令人震惊的事实是，这些设备确实存在，并且可以被操纵以通过少量输入产生有意义的计算。冷酷的现实检验是（例如候选技术）要进行一个小孩可以完成的计算需要足够的电力来为德克萨斯州高中提供空调，许多设置时间和后期处理时间。
读懂未来
我知道你在想什么，“但是有这么多资金流入量子计算”。流入某个领域的资金与该领域现实世界的技术进步速度相关吗？并不真地。事实上，可以说，在开发出正确的基础技术并确认产品与市场的契合度之前，流入某个领域的资金与开发适用技术的可能性呈负相关。通过将 NASA 的航天飞机计划与 SpaceX 的猎鹰 9 号进行比较，可以清楚地看出这一点。SpaceX 采用（大部分）已知的科学并将其转化为实践，以满足可靠且低成本进入太空的明显市场需求，首次载人任务的计划成本不到 50 亿美元。航天飞机完成首次载人任务花费了大约 500 亿美元。猎鹰 9 号不仅开发成本低了一个数量级，而且迄今为止还拥有完美的乘员安全记录。造成这些差异的原因有很多，但这表明，再多的钱也无法使尚未成熟的技术变得可行。将其转化为量子计算：我们可以看到，通过投入大量资金来解决这个问题，以巨大成本进行技术演示是可能的。但这并没有告诉我们更多的钱是否会为我们带来稳定、低错误的量子位的圣杯（如猎鹰 9 号的可靠性）。对航天飞机计划进行再多的持续开发也无法实现猎鹰 9 号的低成本、高可靠性，并且完全有可能不惜任何代价进行再多的持续开发，也不能使当前的任何量子计算技术可靠到足以破解单个密钥对。
现在，您可能会想，“但是最近的所有进展又如何呢？”关于最近发布的进展，有两件重要的事情需要记住。首先，其中许多进步只是纯数学方面的进步。例如，最近的谷歌论文具有如此重要的结果，以至于他们选择编辑理论量子电路，而不是冒着它被用来破坏重要密码系统的风险。这看起来似乎是 CRQC 未来的巨大进步，但事实上它没有改变任何东西。除非（或直到）量子硬件达到 Falcon 9 时刻，否则根本没有任何设备能够达到运行编辑电路所需的稳定性和规模。这是纯粹的戏剧，隐藏了为可能永远不存在的设备设计的电路。其次，在硬件方面本身，我们看到在特定年份发布了许多新成果和进展，但其中有多少与相同的量子计算候选技术相关？多少仅仅代表在之前的结果陷入死胡同之后重新开始？现实情况是，这些进步并不代表最终成功的某种线性轨道。它们代表了对无限可能性空间的广度优先搜索，在这个空间中，量子研究人员希望找到一条路径，沿着这条路径，他们可以前进哪怕是一小段距离，而不会到达另一个死胡同。
当我们审视量子计算未来的现实时，它充其量是模糊的。技术发展前景广阔。在我看来，尤其是在中性原子装置领域。但现在判断目前已知的任何分支是否有通往最终 CRQC 的道路，或者未来是否会进行更多重启，还为时过早。如果在某个时候，我们看到同一候选技术的多次迭代，实现了功能逐渐增强的设备，并计算出早熟儿童无法计算的有意义的结果，我们可以用不同的证据重新审视这一讨论。
理论上
对于几十年来量子研究开发 CRQC 屡屡失败的原因有两种可能的解释。这可能只是一个难题，我们正在继续应用科学和工程来解决它，有一天，人类的聪明才智将占上风，就像互联网、智能手机、社交媒体和比特币的发展一样（留给读者来决定哪些是积极的发展）。另一方面，开发 CRQC 可能是不可能的，或者将永远超出我们的掌控范围。考虑一下 CRQC 的存在意味着什么：机器必须在其叠加中表示一个与要解决的密码问题的复杂性大小相同的可能性域。 IE。为了打破比特币 secp256k1 曲线上椭圆曲线离散对数的 128 位安全性，量子叠加必须表示 128 位数字的所有可能值。在经典计算中，表示所有这些值将需要比人类生产的更多的计算机存储（多个数量级）。如果量子叠加存在哪怕最微小的粒度（即量子叠加在所有可能的值上都不是完全连续的），那么量子计算机就永远无法与密码相关。如果保持叠加所需的能量与所表示的场的复杂性成比例，那么量子计算机永远不可能与密码相关。当代对量子物理学的理解并不排除这两种可能性。
结论：比特币不能休息
尽管存在上述所有情况，比特币向新加密算法的开发必须继续。虽然对比特币密码学的量子攻击无论如何都不会迫在眉睫，但完全有可能通过其他方式发现另一个缺陷。我们知道某些椭圆曲线被发现存在弱点，而 secp256k1 可能是下一个。比特币之所以能够存在这么久，是因为对系统的攻击增强了它的强度，并且随着量子 FUD 攻击的展开，这种情况也将继续存在。 P2MR 或 P2TRv2、SHRINCS、SPHINCS、IBC、ML-DSA 和更多后量子签名方案的开发最终将提高比特币面对未来攻击的弹性，即使从未开发出真正的 CRQC。
这篇文章出现在比特币杂志最新印刷版《量子问题》中。我们在此分享它，作为对整期探讨的想法的初步了解。