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Google 发表最新 Willow 量子晶片,比特币钱包私钥可能被破解?
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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。
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