量子電腦能否破解比特幣？Q-Day獎挑戰詳解

The Q-Day Prize挑戰，解釋：量子電腦真的能破解比特幣嗎？

什麼是Q-Day獎？

Q-Day獎是一個旨在使比特幣網絡具備量子抗性挑戰。

2025年4月16日，專注於量子計算的公司Project 11宣布了“Q-Day獎”，這是一個競賽，目的是用量子電腦破解比特幣加密的“玩具版本”。參賽者必須在2026年4月5日之前完成Q-Day獎挑戰。

他們的獎勵是1個比特幣。

“Q”代表量子計算，這是一種對許多現有加密安全措施的潛在威脅。

但量子電腦真的能破解比特幣嗎？讓我們來看看。

量子計算及其對比特幣的威脅

比特幣使用SHA-256哈希算法，這是一種由美國國家安全局（NSA）開發的加密算法。SHA-256可以防止對比特幣網絡的暴力破解攻擊，因為用當前硬件解密需要數十年。然而，對SHA-256的潛在威脅是量子計算，這是一種利用量子物理的計算方法，速度遠超傳統計算。

從根本上講，量子計算使用量子位（qubits），這些量子位可以存在於多種狀態中。這與使用二進制位（1和0）的傳統計算相矛盾。1994年，數學家彼得·肖爾提出了一種算法，讓量子計算機能在幾秒鐘內解決複雜的算法，而傳統硬件則需要數十年。當時，沒有硬件能有效運行這個算法，但最近的進展，如谷歌的Willow，已經接近這一能力。

量子計算結合肖爾算法，可能會顛覆我們所知的比特幣加密系統。肖爾算法使量子計算機能夠快速解決複雜數學問題，這可能威脅到比特幣的安全。

比特幣的量子威脅：風險有多大？

比特幣對量子計算是脆弱的，但這種風險有多嚴重？

當你創建一個加密錢包時，它會生成兩個重要的東西：私鑰和公鑰。私鑰是一個秘密代碼，像密碼一樣，你必須妥善保管。公鑰是從私鑰生成的，而你的錢包地址（就像銀行賬號）是由公鑰生成的。

你與他人分享你的錢包地址，以便他們可以向你發送加密貨幣，就像你分享電子郵件地址以便他人聯繫你一樣。然而，你永遠不會分享你的私鑰。這就像你電子郵件的密碼——只有你需要它來訪問和花費錢包中的資金。

你的私鑰就像控制加密錢包的主密碼。從這個私鑰，你的錢包可以創建多個公鑰，每個公鑰生成一個錢包地址。

例如，如果你使用硬件錢包，它有一個私鑰，但可以創建無限的公鑰（錢包地址）。這意味著你可以為錢包支持的每種加密貨幣擁有不同的地址，甚至為同一種加密貨幣擁有多個地址，所有這些都由一個私鑰管理。

雖然從私鑰生成公鑰是簡單的，但從公鑰推算出私鑰是極其困難的——幾乎不可能——這使得你的錢包安全。每次你發送加密貨幣時，你的私鑰會創建一個特殊的代碼，稱為簽名。這個簽名證明你擁有資金並希望發送它們。使用私鑰、公鑰和簽名來保護交易的系統稱為橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）。

人們相信量子計算可以逆向該過程，從公鑰生成私鑰。這被擔心會導致許多比特幣持有者（特別是大戶和早期比特幣錢包）失去資金。

比特幣地址類型及其量子風險

當你發送比特幣時，你使用特定的地址類型來指導支付。每種地址類型都有獨特的特徵，影響安全性、隱私和對量子計算攻擊（如肖爾算法）的脆弱性。

P2PK地址類型

當你用比特幣支付某人時，交易通常被視為“支付給公鑰”（P2PK）。根據諮詢公司德勤的報告，這是2009年最常見的支付方式。

許多在比特幣網絡啟動時釋放的原始比特幣被存放在P2PK地址類型的錢包中，主要是因為它們自比特幣2009年啟動以來就進行了交易。這些地址較長（最多130個字符），使用上不太方便。

擁有P2PK地址類型的錢包最容易受到肖爾算法的攻擊，因為它可以從P2PK錢包地址暴力破解私鑰。

P2PKH地址類型

第二種地址類型對肖爾算法更具抵抗力：支付給公鑰哈希（P2PKH）。P2PKH地址較短，並且是從公鑰的哈希（唯一的十六進制值）生成的，使用SHA-256和RIPEMD-160算法，而不是顯示完整的公鑰。

這些地址較短（33-34個字符），以“1”開頭，並以Base58格式編碼。這類地址被廣泛使用，並包含檢查碼以防止錯誤，從而提高可靠性。

P2PKH地址比P2PK更能抵抗肖爾算法，因為公鑰是哈希的。公鑰僅在你從地址發送時顯示（而不是在接收時）。如果P2PKH地址從未發送比特幣，其公鑰將保持隱藏，提供更好的保護以抵禦量子攻擊。

然而，重複使用P2PKH地址（多次從中發送）會暴露公鑰，增加脆弱性。此外，當你從P2PKH地址發送時，公鑰會在區塊鏈上顯示，導致交易可追蹤。

Taproot地址

Taproot是最新的地址類型，於2021年11月通過Taproot軟分叉引入。它使用Schnorr簽名，而不是P2PK和P2PKH所使用的ECDSA簽名。這些地址以“bc1p”開頭，使用Bech32m編碼，長62個字符。

它們提供更好的隱私。多重簽名（multisig）交易看起來像單簽名交易，隱藏複雜的支出條件。然而，Taproot地址會暴露公鑰（或其調整版本），使其對肖爾算法的攻擊脆弱，類似於P2PK。

朝著量子抗性比特幣的競賽

量子抗性是一個真正的挑戰，但並非不可能。

量子計算機仍在早期開發中，未來可能會利用肖爾算法破解比特幣的加密，從公鑰推導出私鑰。這將威脅到比特幣和其他使用SHA-256或ECDSA（保護比特幣交易的算法）系統。然而，這種威脅並不迫在眉睫，解決方案已經在進行中。

雖然一些人認為Project 11提出Q-Day獎是為了打擊比特幣，但該公司聲稱這一舉措旨在“量子抗性化”網絡。

2022年7月，美國商務部國家標準與技術研究所（NIST）宣布了四種量子抗性加密算法，這是經過六年挑戰後開發的解決方案。

量子計算不會孤立發展，像政府和金融網絡這樣的集中系統可能比比特幣的去中心化區塊鏈更容易成為目標。這些系統使用過時的加密技術，如RSA，容易受到肖爾算法的攻擊，並存儲敏感數據（例如銀行記錄）。它們的單點故障使得攻擊比特幣的分散節點更容易。

國際貨幣基金組織警告量子計算機可能會擾亂移動銀行，而量子計算研究所的米歇爾·莫斯卡博士則強調了“現在收割，未來解密”的風險（攻擊者今天存儲加密數據，以便未來用量子計算機解密）。2024年，G7網絡安全專家小組敦促金融機構評估量子風險，指出如果當前被攔截並在未來解密，集中系統的數據可能會暴露。

如何提高對量子威脅的安全性

雖然量子計算對加密貨幣的風險並不像人們想的那麼迫切，但保持準備仍然是明智的。

如果你擔心比特幣的量子脆弱性，可以採取一些預防措施來保護你的加密財務。

* **避免重複使用公眾地址：** 大多數加密錢包允許你為每筆交易生成新的公眾地址。這樣做會使追蹤你的消費習慣變得更加困難。
* **將資金轉移到私有錢包：** 如果你已經使用相同的公眾錢包地址一段時間，考慮將資金轉移到一個沒有歷史的新錢包。這將幫助保持你的消費習慣私密。
* **使用不同的區塊鏈網絡：** 像比特幣和以太坊這樣的舊網絡被認為對量子抗性較低，而擁有更現代安全算法的新網絡則較為安全。考慮選擇考慮量子抗性的替代網絡。
* **保持資訊靈通：** 關注Q-Day獎挑戰的結果，並隨時了解量子計算的最新消息，以便能夠及時反應。最好的防禦是知識。

雖然量子風險並不迫在眉睫，但開發者和網絡安全專家正在積極尋找解決方案，以確保長期安全。在此期間，用戶應保持對比特幣協議更新和最佳實踐的了解，例如避免地址重複使用，因為網絡逐步朝著量子抗性發展。

在這篇文章中，我們看到量子計算的威脅雖然尚未成為當前的緊迫問題，但隨著技術的發展，這種風險不容忽視。開發者們正在努力尋找解決方案，確保比特幣的長期安全。而對於用戶來說，保持警覺和了解最新的安全措施是保護自己資產的關鍵。這也提醒我們，隨著科技進步，數位貨幣的安全性必須隨之提升，否則將面臨潛在的巨大風險。

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。