量子计算机新进展，钱包还安全吗？

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1717 天前

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文章来源：白话区块链　作者：JackyLHH

几乎每隔一段时间，便会传出量子计算机的“突破性进展”。进而引起业内部分用户的恐慌：量子计算机的出现会破解比特币的加密算法，加密世界即将崩塌。

这不，最近美国公司霍尼韦尔官方宣布在量子计算领域取得突破性进展，将提升量子计算机的性能。并且，霍尼韦尔还声称将在未来三个月发布全球最强大的量子计算机。

量子计算机，来源：MIT Technology Review

这引起了不少加密资产持有者的担心，担心比特币等加密资产是否还安全，会不会轻易被量子计算机破解？

这里先说结论：至少目前阶段大家不需要担心，即便将来通用的量子计算机大规模出现，比特币也不一定会被“杀死”。

接下去，我们说说相关的原因。

比特币用到的加密算法主要有 2 种：椭圆曲线数字签名算法（ECDSA），SHA256 哈希算法。其中，ECDSA 主要用于私钥、公钥的生成；SHA256 主要用于公钥生成钱包地址，以及挖矿时的工作量证明（PoW）。

量子计算机会威胁到 ECDSA 的安全性。1994 年，设计出了专门用来分解因数的 Shor 算法，足够强的量子计算机（硬件）加上 Shor 算法（软件），可以通过公钥破解出私钥。

当然，量子计算机的这个破解过程也需要花费比较长的一段时间，况且量子计算机的发展也不是一帆风顺，刚开始的性能也没那么强大。

即便量子计算机足够强大了，也有办法保护自己的比特币安全：每次只使用一次性比特币地址。

这要感谢中本聪当初在设计比特币的时候，没有直接将公钥当作比特币的收款地址。比特币的公钥和对应的地址之间，做了 SHA256 加密，而目前并没有可以有效破解 SHA256 的算法。

举个例子，如果大白需要给小黑转 1BTC，大白的钱包地址里有 3BTC，只要在转账的时候，将比特币的找零地址设为一个自己掌握私钥的、全新的比特币地址即可。这样，转账的时候，1BTC 进入到小黑的地址，找零的 2BTC 进入到了大白的新地址。关于比特币的找零机制和 UTXO 模型，可以阅读白话区块链之前的推文《没有UTXO，比特币或不能如此稳定运行10年》。

在区块链浏览器上查询这笔交易时，可以看到大白转出的地址和对应公钥，小黑的地址，找零的新地址。由于转出地址用完即废弃，里面没有任何 BTC，所以即使看到了公钥，用量子计算机破解出了私钥也没关系。

至于暴露的小黑收款地址和找零的新地址，由于量子计算机缺乏有效破解 SHA256 的算法，无法通过地址破解出公钥，所以是安全的。

矿机，来源：www.hellobtc.com

那量子计算机会不会对比特币的挖矿产生影响呢？

现在的计算机符合“摩尔定律”，即计算机芯片的晶体管密度每 18 个月翻一番，算力增长一倍。但是近年来，晶体管的尺寸逐渐逼近物理极限，计算机算力的指数级增长在放缓，摩尔定律逐渐失效中。量子计算机厉害的地方在于，它是以双指数的速度增长，即算力的增长指数也是指数级增长。这让传统计算机需要几万年的计算量，量子计算机可以在短时间内完成。

但是，量子计算机做到的只是大幅削减计算时间，它还是要花时间计算的。

前文我们提到，目前并没有可以有效破解 SHA256 的算法，所以利用量子计算机挖比特币时，也只能和其他矿机一样，一个一个地找随机数去试，只不过是量子计算机运算速度更快而已。比特币有难度调整机制，可以通过调整难度对抗来自量子计算机的算力增长，还可以通过升级 SHA256 算法（比如升级到 SHA384、SHA512），来增加挖矿难度。

需要注意的是，以上的讨论都是建立在“量子计算机已经非常成熟了，而且还价格低廉”的前提假设。

现实的情况是，量子计算机还处于实验室阶段。目前量子计算机只能进行单一的、技术性很强的计算，使用它解决实际问题还需要数年时间。截至目前，还没有一个通用的量子计算机出现，可靠的专用量子计算机也还没有问世。

魔高一尺，道高一丈，量子计算机在向前发展的同时，加密算法亦会持续进步。

在「得到」的《卓克·密码学 30 讲》中，著名科普作者卓克就提到了对抗量子计算机的第七代加密法——量子加密。

量子加密和其他加密法不同，不但使用了数学，还使用了物理中的量子理论。量子计算机也很有可能无法破解，因为如果破解了，就违反了量子力学的基本原理。

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