量子計算新進展對區塊鏈的潛在影響

谷歌公司近日推出了新一代量子計算芯片Willow，這一創新性技術是自2019年首次實現"量子霸權"之後的又一重大突破。Willow擁有105個量子比特,在量子糾錯和隨機電路採樣兩項基準測試中都達到了同類別的最佳性能。

在隨機電路採樣基準測試中,Willow芯片僅用5分鍾就完成了當今最快超級計算機需要10^25年才能完成的計算任務,這一數字甚至超出了已知宇宙的年齡。Willow能夠將錯誤率實現指數級下降,並降低到某個閾值以下,這是量子計算實用化的重要前提。

該項技術進步不僅推動了量子計算的發展,也對多個行業產生了深遠影響,尤其是區塊鏈和加密貨幣領域。比如,橢圓曲線數字籤名算法(ECDSA)和哈希函數SHA-256被廣泛用於比特幣等加密貨幣的交易中。研究表明,量子算法可以破解這些密碼學基礎,盡管目前所需的量子比特數量仍然很大。

在比特幣交易中,存在兩類錢包地址:一類直接使用收款人的ECDSA公鑰,另一類使用公鑰的哈希值。由於比特幣的所有交易均是公開的,這意味着攻擊者有可能獲取用戶的公鑰信息。一旦擁有足夠強大的量子計算機,攻擊者就可能在短時間內推導出私鑰,進而控制相應的比特幣。

盡管目前的量子計算機還無法對現實中使用的密碼算法造成直接威脅,但這項技術的快速進展已經對加密貨幣安全體系提出了新的挑戰。如何在量子計算的衝擊下保護加密貨幣的安全性,將成爲科技界和金融界共同關注的焦點。

爲應對這一挑戰,後量子密碼(PQC)技術應運而生。PQC是一類能夠抵抗量子計算攻擊的新型密碼算法。將區塊鏈遷移到抗量子級別不僅是前沿技術探索,更是爲了保證未來區塊鏈長期穩健的安全性。

一些研究機構已經在這一領域取得了進展,完成了區塊鏈全流程的後量子密碼能力建設,並開發了支持多個NIST標準後量子密碼算法的密碼庫。同時,針對後量子籤名存儲膨脹的問題,通過優化共識流程和降低內存讀取延遲,使得抗量子區塊鏈的性能可以達到原鏈的50%左右。

此外,在富功能密碼算法的後量子遷移方面也有所突破。研究人員開發了一套針對NIST後量子籤名標準算法Dilithium的分布式密鑰管理協議,這是業界首個高效的後量子分布式門限籤名協議,在性能上較現有方案有顯著提升。

隨着量子計算技術的不斷進步,區塊鏈和加密貨幣行業需要未雨綢繆,積極開發和部署抗量子技術,以確保未來的安全性和可靠性。這不僅關係到個人資產的安全,也關係到整個數字經濟生態系統的穩定性。