量子计算新突破:谷歌Willow芯片对区块链的影响

谷歌推出的量子芯片Willow能在5分钟内完成当今最快超级计算机需10^25年才能完成的计算任务。虽然目前还无法对RSA和ECDSA等算法造成直接威胁,但已经对加密货币安全体系提出了新的挑战,使得区块链的抗量子迁移变得日益重要。

谷歌Willow量子芯片的突破性进展

12月10日,谷歌宣布推出最新量子计算芯片Willow,这是继2019年首次实现"量子霸权"后的又一重大突破。Willow拥有105个量子比特,在量子纠错和随机电路采样两项基准测试中均达到同类最佳性能。在随机电路采样中,Willow仅用5分钟就完成了超级计算机需10^25年才能完成的计算任务,这一时间跨度甚至超出了已知宇宙的年龄。

Willow的一个关键突破是将错误率实现了指数级下降,并使其低于某个阈值,这是量子计算实用化的重要前提。研发团队负责人Hartmut Neven表示,Willow是迄今为止最令人信服的可扩展逻辑量子比特原型,展示了大规模实用性量子计算机的可行性。

对加密货币的潜在影响

虽然Willow的105个量子比特还远不足以破解比特币等加密货币使用的密码算法,但它预示着大规模实用量子计算机的发展方向,这对加密货币的安全性构成了潜在威胁。

比特币等加密货币广泛使用椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)和SHA-256哈希函数。量子算法理论上可以破解这些算法,尤其是Shor量子算法只需百万量子比特就可完全破解ECDSA。一旦攻击者获得足够强大的量子计算机,就可能从公开的交易信息中推导出私钥,进而控制相应的加密货币资产。

尽管目前的量子计算机还无法对实际使用的加密算法构成威胁,但Willow的出现表明,随着量子计算技术的快速发展,加密货币面临的安全挑战将日益严峻。如何在量子计算时代保护加密货币的安全性,已成为科技和金融领域共同关注的焦点问题。

抗量子区块链技术的重要性

面对量子计算的潜在威胁,开发抗量子区块链技术,特别是对现有区块链进行抗量子升级,变得尤为紧迫。后量子密码(PQC)是一类能够抵抗量子计算攻击的新型密码算法,即使在量子时代来临时仍能保持安全性。将区块链迁移到抗量子级别不仅是技术前沿的探索,更是确保区块链长期安全稳定的必要举措。

一些机构已经在这一领域取得了进展,完成了区块链全流程的后量子密码能力建设,开发了支持多个NIST标准后量子密码算法的密码库,并通过优化共识流程和降低内存读取延迟,在一定程度上解决了后量子签名存储膨胀的问题。此外,还有机构在富功能密码算法的后量子迁移方面取得突破,开发了高效的后量子分布式门限签名协议,克服了现有方案的一些局限性。

随着量子计算技术的不断进步,区块链和加密货币行业需要未雨绸缪,积极研发和部署抗量子技术,以确保在未来的量子时代仍能保持安全性和可靠性。这不仅关系到加密货币的未来,也将影响整个区块链生态系统的长远发展。