量子計算新突破:谷歌Willow芯片對區塊鏈的影響

谷歌推出的量子芯片Willow能在5分鍾內完成當今最快超級計算機需10^25年才能完成的計算任務。雖然目前還無法對RSA和ECDSA等算法造成直接威脅,但已經對加密貨幣安全體系提出了新的挑戰,使得區塊鏈的抗量子遷移變得日益重要。

谷歌Willow量子芯片的突破性進展

12月10日,谷歌宣布推出最新量子計算芯片Willow,這是繼2019年首次實現"量子霸權"後的又一重大突破。Willow擁有105個量子比特,在量子糾錯和隨機電路採樣兩項基準測試中均達到同類最佳性能。在隨機電路採樣中,Willow僅用5分鍾就完成了超級計算機需10^25年才能完成的計算任務,這一時間跨度甚至超出了已知宇宙的年齡。

Willow的一個關鍵突破是將錯誤率實現了指數級下降,並使其低於某個閾值,這是量子計算實用化的重要前提。研發團隊負責人Hartmut Neven表示,Willow是迄今爲止最令人信服的可擴展邏輯量子比特原型,展示了大規模實用性量子計算機的可行性。

對加密貨幣的潛在影響

雖然Willow的105個量子比特還遠不足以破解比特幣等加密貨幣使用的密碼算法,但它預示着大規模實用量子計算機的發展方向,這對加密貨幣的安全性構成了潛在威脅。

比特幣等加密貨幣廣泛使用橢圓曲線數字籤名算法(ECDSA)和SHA-256哈希函數。量子算法理論上可以破解這些算法,尤其是Shor量子算法只需百萬量子比特就可完全破解ECDSA。一旦攻擊者獲得足夠強大的量子計算機,就可能從公開的交易信息中推導出私鑰,進而控制相應的加密貨幣資產。

盡管目前的量子計算機還無法對實際使用的加密算法構成威脅,但Willow的出現表明,隨着量子計算技術的快速發展,加密貨幣面臨的安全挑戰將日益嚴峻。如何在量子計算時代保護加密貨幣的安全性,已成爲科技和金融領域共同關注的焦點問題。

抗量子區塊鏈技術的重要性

面對量子計算的潛在威脅,開發抗量子區塊鏈技術,特別是對現有區塊鏈進行抗量子升級,變得尤爲緊迫。後量子密碼(PQC)是一類能夠抵抗量子計算攻擊的新型密碼算法,即使在量子時代來臨時仍能保持安全性。將區塊鏈遷移到抗量子級別不僅是技術前沿的探索,更是確保區塊鏈長期安全穩定的必要舉措。

一些機構已經在這一領域取得了進展,完成了區塊鏈全流程的後量子密碼能力建設,開發了支持多個NIST標準後量子密碼算法的密碼庫,並通過優化共識流程和降低內存讀取延遲,在一定程度上解決了後量子籤名存儲膨脹的問題。此外,還有機構在富功能密碼算法的後量子遷移方面取得突破,開發了高效的後量子分布式門限籤名協議,克服了現有方案的一些局限性。

隨着量子計算技術的不斷進步,區塊鏈和加密貨幣行業需要未雨綢繆,積極研發和部署抗量子技術,以確保在未來的量子時代仍能保持安全性和可靠性。這不僅關係到加密貨幣的未來,也將影響整個區塊鏈生態系統的長遠發展。