量子计算新突破对区块链的潜在影响

12月10日，一家科技巨头推出了其最新的量子计算芯片Willow。这一创新性技术是继2019年该公司首次实现"量子霸权"之后的又一重大突破。该成果已在Nature上加急发表，并引起了科技界的广泛关注。

新芯片Willow拥有105个量子比特，在量子纠错和随机电路采样两项基准测试中都达到了同类别的最佳性能。特别是在随机电路采样测试中，Willow芯片仅用5分钟就完成了当今最快超级计算机需要10^25年才能完成的计算任务，这一时间跨度甚至超出了已知宇宙的年龄。

Willow的一个重要突破在于，它能够将错误率实现指数级下降，并使错误率低于某个关键阈值。这被认为是实现大规模实用性量子计算机的重要前提。研发团队负责人表示，Willow是首个低于阈值的系统，展示了大规模实用性量子计算机的可行性。

对加密货币的潜在影响

这一量子计算突破对多个行业产生了深远影响，尤其是区块链和加密货币领域。目前，椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）和哈希函数SHA-256被广泛用于比特币等加密货币的交易中。理论上，量子算法可以破解这些加密方法，尽管目前所需的量子比特数量仍远超现有技术。

比特币交易中使用的两类钱包地址——"支付给公钥"(p2pk)和"支付给公钥的哈希"(p2pkh)——都面临潜在的量子计算威胁。特别是在p2pkh交易中，即使只有10分钟的窗口期，理论上也足够运行量子算法推导出私钥。

尽管Willow的105个量子比特还远不足以破解比特币的加密算法，但它预示着大规模实用性量子计算机的发展方向。这对加密货币的安全体系提出了新的挑战，使得开发抗量子区块链技术成为当务之急。

抗量子区块链技术

后量子密码（PQC）是一类能够抵抗量子计算攻击的新型密码算法。虽然现有的量子算法可能破解目前广泛使用的经典密码算法，但它们无法破解后量子密码算法。这使得后量子密码成为保障区块链长期安全性的关键技术。

一些研究机构已经在抗量子区块链技术方面取得了进展。例如，有机构完成了区块链全流程的后量子密码能力建设，开发了支持多个NIST标准后量子密码算法的密码库，并针对后量子签名存储膨胀的问题进行了优化。

此外，一些前沿研究还涉及富功能密码算法的后量子迁移。例如，业内已经开发出针对NIST后量子签名标准算法Dilithium的分布式密钥管理协议，这是首个高效的后量子分布式门限签名协议，在性能上较现有方案有显著提升。

随着量子计算技术的不断进步，加密货币和区块链技术面临着新的安全挑战。开发和实施抗量子加密技术将成为确保这些系统长期安全性和可靠性的关键。业界需要持续关注量子计算的发展，并积极探索抗量子解决方案，以应对未来可能出现的安全威胁。