2027年，量子计算机将能破解比特币私钥？

原文戳这里(????)=?Bitcoin’s Race to Outrun the Quantum Computer

想窃取些比特币吗?您所需要做的就是找到目标对象的16个字符的公钥，并通过解决“椭圆曲线离散对数问题”来计算出私钥。如果是一台普通的电脑，你所花费的时间将是宇宙本身所剩时间的5000万倍——大约6.5亿年。

但是有了合适的量子计算机，将能够以指数级的速度处理信息，比今天的超级计算机还要快。突然间，看似牢不可破的东西变成了小孩子的游戏，可以在10分钟之内打破。

量子计算问题对于密码学来说并不是什么新鲜事物，许多专家认为，我们至少有十年或更长时间才能提出量子抗性密码学。然而，一些观察人士表示，近期出乎意料的快速进展正导致时间跨度大幅缩短。根据Fact Based Insights的说法，最激进的估计认为到2027年比特币将会被黑客入侵，IonQ公司的首席运营官Stewart Allen声称自己制造了世界上一些最强大的量子计算机，他对Decrypt说：

“过去两年，我们技术的进步比过去15年或20年的进步都要多。”

顶级密码学家定期开会，为比特币设想新的抗量子标准。他们说所产生的标准代表了区块链抗量子计算机快速侵蚀能力的最大希望。

“如果有人破解了你的密钥，他们可以做任何他们想做的事情，”位于马里兰州巴尔的摩的Med Cybersecurity公司总裁Rob Campbell告诉Decrypt。任何拥有区块链上的敏感信息——现金、个人数据、医疗记录的人都有风险。有了这些信息，量子黑客可以“伪造你的名字，拿走你的资产”，并且，如果找到医疗数据，他们还会恶意地“把你的剂量增加两倍”，Campbell说。“这是一扇敞开的门。”

以比特币区块链为例:每笔比特币交易都会发送一个未加密的公钥，在网络确认该区块的时间内(大约10分钟)未加密。从理论上讲，对于一个拥有量子技术的黑客来说，从公钥计算私钥并用自己的地址替换接收方的地址的时间是绰绰有余的。

传统计算机中的晶体管以1和0来捕获数据。今天的天空是蓝色的吗?如果是就输入1，如果不是就输入0。计算本质上是这些计算的组合：拥有足够的晶体管，您几乎可以进行任何计算。

有了量子计算机，同样的输入，即所谓的量子位，可以同时表示0和1，一种被称为“量子叠加”的非二进制状态，就像薛定谔的死猫和活猫一样。这使得量子计算机的能力指数增长;在一台普通的计算机上，一个单独的、叠加的量子位可以处理至少两个全尺寸晶体管的处理负载。

使用修正版的“ Shor算法 ”（一种可以将大量数字迅速转化为主要因素的量子算法），黑客可以逆转使密钥难以破解的过程。

但目前，最好的量子计算机可能是谷歌的Bristlecone量子计算机，它有72个量子位。后量子密码学的博士生Miruna Rosca告诉Decrypt，您可能需要大约4000量子位来破坏当前的密码算法。

IonQ的艾伦（Allan）创建了以量子为生的量子计算机，他推测后量子密码学要花费大约十年的时间。他认为到那时，可能有人会开发出抗量子区块链。以太坊的核心研究员丹尼·瑞恩（Danny Ryan）也是这么认为的：

“在未来10年，这并不是一个真正有意义的问题，在20到30年内也不太可能。也就是说，我们往往不善于估计这样的事情，所以我们应该尽早准备好过渡。”

但也有人说，这个问题需要立即关注，而且除了比特币的威胁之外，量子计算还可能对网络安全构成重大威胁。Med Cybersecurity的Rob Campbell说，配备量子解密软件的政府可以读取世界上所有的秘密。

Campbell是一名接受过训练的美国海军信号官，他在机密研究和开发领域的经历让他认识到，政府的秘密技术常常会超过商业上可用的技术。“我们领先商业世界几十年，”他说。“我们不想让任何潜在的对手知道我们的能力。”

即使Campbell的声明看起来雄心勃勃，他指出，如果一个敌人的安全机构今天收集你所有的加密数据——他们当然可以。他们将能够解密所有的数据，一旦他们建立了一个足够强大的量子计算机，这足以使开发抗量子密码技术成为国家安全的问题。

无论如何，量子霸权的军备竞赛正在进行中:中国刚刚斥资100亿美元建立了一个量子计算机研究中心，而美国已经向该领域投入了数亿美元。

量子计算对密码学家和黑客一样有效。未被观察到的叠加粒子以多种状态存在，但是当被检测到时，它们会“折叠”到时空的一个点上。量子密码学有同样的性质;因为组成编码事务的质子在观察时发生了移动，所以成功的攻击者必须打破物理定律才能拦截它。

这使得以量子级编码的信息尤其能够抵抗所谓的“中间人攻击”，其中攻击者无需解密密钥即可拦截传输本身。

一些区块链声称应用了抗量子技术来确保签名和哈希值保持加密，包括QRL，IOTA Foundation，HyperCash和StarkWare。但是，由于量子计算仍处于起步阶段，很难确定这些主张的强度。

在抗量子算法被更广泛的学术界测试和接受之前，并不能保证这些区块链有足够的弹性来对抗量子计算机。像Campbell这样的科学家正在等待下周在圣巴巴拉加州大学举行的NIST竞赛的结果;不过，最终的获胜者可能要过几年才能公布。NIST初步预计，标准化草案将在2022年前后完成。

Campbell说:“这些获奖者被认为是地球上最好的候选人，他们很可能会创造标准的密码学，并被地球上的大多数人所使用。”

但是，对于像Ethereum或Bitcoin这样的大区块链来说，开发算法可能不是最困难的部分。尽管集中式协议的所有者可以随意更新系统，但区块链本质上是民主的，需要成千上万的采矿者达成广泛共识才能通过升级。

在升级的情况下，所有不具有量子抵抗能力的钱包都很容易受到攻击。其中包括由比特币的匿名开发者中本聪（Satoshi Nakamoto）开采的100万比特币-如果不将其迁移到新的，具有抗量子性的钱包，则对于拥有足够强大的量子计算机的第一人来说，它们是宝藏。

“如果高性能量子计算机明天出现，那么我们面临的问题将不只是区块链的安全性。””Ethereum的Ryan说道。美国国家科学院（National Academy of Sciences）2019年的一份报告得出的结论是，即使量子计算还有大约10年的时间，为了将“潜在的安全和隐私灾难”的可能性降到最低，有必要对研究进行优先排序。“那么，最好马上行动。

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编译者/作者：风展

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