Google 发表最新 Willow 量子晶片，比特币钱包私钥可能被破解？

Google 在今（10）日凌晨发表名为「Willow」的新量子晶片，号称突破了量子电脑的界限，能用 5 分钟解决传统超级电脑需 10,000,000,000,000,000,000,000,000 年解决的问题，但这引发加密货币圈短暂的恐慌，怕比特币钱包私钥会被轻易暴力破解，但这真的有可能吗？

量子晶片历史性技术突破

Google 在量子算力这项技术突破引起了广泛关注，因为不单算力上达到另一个层级，在「量子纠错」能力上突破了一个里程碑，是自 1995 年 Peter Shor 提出量子纠错概念以来一直未能攻克的难题，这次成果也是首次超导量子系统上即时纠错的成功案例。

总括而言，Google Willow 的特点如下：

运算能力：Willow 晶片声称能够在 5 分钟内解决一个传统超级电脑需要 10 澜年（即 10 的 25 次方年）才能完成的复杂运算问题，这项性能展示了量子计算的潜在优势，尤其是在处理极其复杂的数学问题时。

量子位元（Qubit）：此晶片由 105 个量子位元构成，量子位元是量子电脑的基本建构模组，尽管量子位元具有极快的运算速度，但它们也容易受到外部干扰而出错，因此量子纠错技术的开发至关重要。

降低错误率：Google 在最新研究中提出了一种新方法，能够将 Willow 晶片上的量子位元串联起来，从而降低错误率并实现即时纠错，这项进展被视为实现实用化量子电脑的重要一步，这亦是其他量子晶片的瓶颈所在。

Meet Willow, our newest quantum chip. In under 5 minutes, it's able to perform a benchmark computation that would take one of today’s fastest supercomputers 10 septillion years. (That's greater than the age of the universe!) Learn more ↓ https://t.co/6UnDvVt7v2

— Google (@Google) December 9, 2024

比特币私钥与其安全性基础

比特币的安全基石在于公私钥体系，其核心为椭圆曲线数位签章演算法（ECDSA）。在这种加密机制中，每个钱包拥有一组私钥与对应的公钥，利用私钥可以对交易进行签名并证明该交易的正当性，而公钥则可由私钥透过椭圆曲线运算获得。但若仅有公钥而无私钥，要从公钥逆向推回私钥在计算上被认为是「不可行」的，因为这属于椭圆曲线离散对数问题（Elliptic Curve Discrete Logarithm Problem），以现今经典电脑的运算能力来看，需要的时间长度极其庞大。

比特币私钥的安全性仰赖该离散对数问题对经典电脑的「计算困难性」（Computational Hardness）。到目前为止，利用最新的超级电脑也无法在合理的时间范围内逆推出私钥，这是比特币安全的基础之一。

比特币社群应对量子攻击策略

比特币的开发者社群并非束手就擒，一旦量子威胁变得更加逼近，比特币网路有能力透过软体更新切换至后量子密码学（Post-Quantum Cryptography）算法，如基于格（Lattice-Based）、代数码（Code-Based）、超椭圆曲线（Hyperelliptic Curves）或多变数方程的方案等，这些算法设计的初衷便是为了抵挡量子电脑的攻击。

而以太坊创办人 Vitalik 早前有解答过「假设量子计算机明天就能实现、且不法分子已通过某种方式获取了它的访问权限，并想要利用它来窃取用户资金，我们该怎么办？」这个问题，他提出通过一个相对简单的恢复性分叉（recovery fork）来暂时性解决这个问题，意思就是将大规模攻击发生之后的所有区块回滚来恢复用户资金。

而目前诸如 Winternitz 签名、 STARKs 等抗量子（quantum-resistant）技术的开发正是为了防止这种情况的发生，一旦帐户抽象准备就绪，任何用户都可以随机切换至具备量子抗性的签名方案。

钱包改用「24 字词种子」有用吗？

24 字词种子（seed phrase）与 12 字词种子的安全性差异，主要体现在熵值（entropy）及对暴力破解（brute force）的抵抗能力上。根据 BIP39 标准：

• 12 字词种子对应约 128 位元的安全强度
• 24 字词种子对应约 256 位元的安全强度

256 位元的安全强度远高于 128 位元，意味著使用 24 字词种子在理论上能提供比 12 字词种子更强韧的安全保障。如果有人企图暴力破解种子，即便有极其强大的运算能力，尝试的可能组合数量依旧庞大到难以计算，所以转用 24 字词种子钱包虽感觉上是消极抵抗，但也有一定用处。

量子电脑未来应用前景

虽然目前 Willow 所解决的问题尚无直接商业应用，但 Google 设想未来的量子电脑能够在医学、化学、电池技术及人工智慧等领域解决传统计算无法触及的复杂问题。其中 OpenAI 创办人 Sam Altman 也有关注 Willow 并赞赏其研究成果。

尽管 Willow 展现了显著的效能提升，专家指出，要实现广泛应用仍需数年时间和巨额投资， Google Quantum AI 实验室负责人 Hartmut Neven 表示，真正能应用于商业领域的量子电脑可能要到本世纪末才能问世。