量子時代：零知識技術如何保護比特幣

零知識技術是量子防護比特幣的關鍵
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我們可以對確切的時間表進行討論，但量子未來的到來已是不可避免，Arpa Network 的首席執行官 Felix Xu 如是說。現在是行動的時候，趁我們還能行動的時候。
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隨著量子計算研究者慶祝一個又一個的突破，Web3 的 4 萬億美元資產基礎面臨著一個迫在眉睫的定時炸彈。去年 12 月，谷歌宣布他們的量子 Willow 晶片在不到五分鐘內完成了一項計算，而這項計算如果用最先進的超級計算機來執行，則需要十的 37 次方年（約為宇宙年齡的 100 兆倍）。藥物發現、材料科學、金融建模和各種優化問題將因量子技術而進入黃金時代。但大多數現代加密技術依賴於數學難題，這些難題對於傳統計算機來說幾乎無法解決，而量子計算機卻可以瞬間破解。

在 Web3 中，對手已經開始收集加密的區塊鏈數據，以便在量子技術成熟之後進行破解。對於加密貨幣的投資，實質上就是對加密技術完整性的投資，而量子計算直接威脅到了這一點。

幸運的是，研究人員已經證明，專門的零知識（ZK）加密技術可以幫助量子防護行業中最有價值的區塊鏈，確保 Web3 能夠從量子技術中獲益——從新抗生素到超優化的供應鏈——同時將其與危險隔離。

量子優勢
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10 月 22 日，谷歌在《自然》上發表了可驗證的結果，證明其量子晶片在學習自然系統結構方面“比世界上最快的超級計算機上的最佳經典算法快 13,000 倍。”這些結果的驚人之處在於，它們不是基於人為設計的基準，而是基於直接具有科學利益的應用問題。

儘管量子技術對人類知識的明顯貢獻，但它對加密技術和近 4 萬億美元的數字資產基礎構成了不可否認的威脅。人權基金會發表的一份報告顯示，超過 600 萬比特幣存在於早期的“量子脆弱”帳戶類型中，包括中本聰的 110 萬比特幣。這些帳戶可能會成為“Q 日”（量子技術足夠強大以破解公鑰加密的那一天）的首批受害者。

以太坊和比特幣都依賴於橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA），這一算法著名地易受“Shor 算法”的攻擊，這是一種在 1990 年代設計的量子算法，旨在快速計算大整數的質因數，這對於傳統計算機來說是完全無法處理的。甚至理論上，量子技術可能已經破解了比特幣；我們只是不知道而已。

然而，許多研究人員對這一威脅表示懷疑。著名的 cypherpunk Jameson Lopp 在社交媒體上發文稱，“對量子計算的恐懼和不確定性可能比量子計算本身更具威脅。”換句話說，我們唯一需要害怕的就是恐懼本身。但無論你問誰，量子威脅的存在都是不容忽視的。Vitalik Buterin 將量子破解以太坊的機率預測為 2030 年前 20%。這意味著我們必須做好準備。

時間表至關重要。現在收割，未來解密，將時間表提前了很多。潛在的攻擊者（包括國家和黑客組織）正在儲存加密的區塊鏈數據——從錢包備份到交易所的保管數據——以便在量子技術成熟後進行破解。每一筆廣播到網絡的交易，每一個暴露的公鑰，都成為未來攻擊的彈藥。實施量子抗性加密的窗口隨著每個季度的推移而縮小。

零知識的進場
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零知識（ZK）加密的美妙之處在於其優雅和簡單。證明者可以在不透露任何超出有效性的信息的情況下，說服驗證者某事是真實的。隨著 ZK 技術的成熟，證明時間從幾小時縮短到幾秒鐘，而證明大小則從兆字節縮小到千字節。對於人工智能而言，計算成本仍然很高，限制了其在 Web3、傳統銀行和國防等高風險環境中的應用。

零知識與量子
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乍一看，零知識技術如何保護區塊鏈免受量子攻擊可能並不明顯。零知識證明是隱私工具，一種在不透露任何底層信息的情況下證明某事是真實的方式。但同樣的隱私保護技術也可以基於量子抗性數學構建，將 ZK 轉變為區塊鏈的廣泛保護。基於哈希的證明（使用 zk-STARKs）和基於晶格的證明，建立在即使是強大的量子機器也難以解決的問題上，並不依賴於量子脆弱的橢圓曲線。

但量子抗性的 ZK 證明比當前版本更大更重。這使得它們在存儲上更困難，並且在區塊鏈空間限制緊湊的情況下驗證成本更高。但好處是巨大的：它們提供了一條保護數十億鏈上資產的路徑，而不需要立即進行風險高昂的基礎協議大規模改造。

換句話說，ZK 為區塊鏈提供了一條靈活的升級路徑。網絡可以逐步將量子安全的 ZK 證明添加到交易中，而不是一夜之間拆除整個簽名系統——允許舊的和新的加密技術在過渡期間共存。

量子對 Web3 的好處
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當前的計算機只能偽造隨機性。它們使用公式生成“隨機”數字，但這些數字最終是通過可預測的過程生成的。這意味著區塊鏈系統的某些部分——例如選擇哪個驗證者提議下一個區塊，或確定去中心化彩票的獲勝者——可能會受到壞行為者的微妙影響，從而獲得財務利益。但今年早些時候，量子研究人員達成了一個驚人的里程碑：經過認證的隨機性。

量子系統利用自然中不可預測的現象，例如光子的自旋或粒子的衰變。這是真正的、不可偽造的隨機性，傳統計算機無法提供。

對於區塊鏈來說，這是一個大問題。Web3 生態系統需要一個公共的、量子驅動的隨機信標，以支持使區塊鏈運行的核心機制。借助量子技術，我們可以構建一個公平、防篡改且無法操縱的系統。這將解決去中心化彩票和驗證者選擇中的長期缺陷。

問題在於，Web3 是否會在量子計算機成熟之前認真對待量子抗性加密？歷史表明，對大型區塊鏈協議的基層升級可能需要數年，部分原因是去中心化系統固有的缺乏中央協調。然而，行業無法等到量子技術破解 ECDSA 之後才採取行動。

我們可以對確切的時間表進行討論，但量子未來的到來已是不可避免。ZK 可以在這一過渡中保護 Web3，將量子威脅轉變為量子機遇。

現在是行動的時候，趁我們還能行動的時候。

這篇文章的觀點僅代表作者本人，並不一定反映 CoinDesk 及其所有者和附屬機構的觀點。

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在這篇文章中，Felix Xu 提出了對於量子計算的未來威脅的深刻見解，並強調了零知識技術在保護區塊鏈安全方面的潛力。隨著量子技術的發展，傳統的加密方法將面臨前所未有的挑戰，而這也促使我們重新思考如何在數字資產的安全性與未來技術的發展之間取得平衡。這不僅是對加密技術的挑戰，更是對整個 Web3 生態系統的考驗。當我們面對這樣的威脅時，是否能夠及時採取行動，將決定未來數字經濟的安全與穩定。

以上文章由特價GPT API KEY所翻譯及撰寫。而圖片則由FLUX根據內容自動生成。