量子威胁与比特币的应对
随着量子计算技术的发展，公钥密码体系面临严峻挑战。比特币的ECDSA签名基于secp256k1曲线，理论上若量子计算机运行Shor算法，可求解离散对数并伪造交易签名。StarkWare研究员Avihu Levy在4月9日发布的论文中提出一种名为量子安全比特币（Quantum Safe Bitcoin, QSB）的方案，声称能在不修改比特币核心协议的前提下抵御量子攻击，引发社区广泛关注。
方案核心：哈希到签名谜题
QSB的核心机制是“哈希到签名”（hash-to-signature）谜题。系统利用RIPEMD-160对交易派生的公钥进行哈希，并将输出作为候选ECDSA签名。只有满足严格格式要求的极少数随机哈希才能构成有效签名，相当于一种工作量证明条件。论文估计成功概率约为1/70.4万亿次尝试。该方案基于此前名为Binohash的研究工作，它将一次性签名方案嵌入到比特币脚本中，从而将安全性从椭圆曲线转移到哈希原像抗性上。
抗量子的安全基础
由于谜题依赖哈希属性而非椭圆曲线难度，因此对Shor算法具有天然抵抗力。量子攻击者只能通过Grover算法获得平方加速，仍留有足够的安全余量。论文估计在Shor威胁模型下，QSB提供约118位的第二原像抗性。整个构建在比特币现有脚本限制内工作，包括201个操作码上限和10,000字节最大脚本大小。它使用传统脚本结构，无需共识变更或软分叉，这对担忧协议分裂的开发者颇具吸引力。
交易流程与实施挑战
提案描述的交易过程分为三个阶段。首先，“固定”阶段搜索交易参数以产生有效的哈希到签名输出，将交易绑定到固定结构；接着，两轮摘要选择嵌入签名的子集，生成与交易哈希绑定的附加证明；最后，交易组装完成，包含所有必需的预映像和验证数据。
设计也引入了权衡。QSB交易超过标准中继策略限制，意味着在默认设置下不会在P2P网络中传播。它们需要通过Slipstream等服务直接提交给矿工。脚本本身也消耗大量空间和计算资源。尽管存在这些限制，生成有效交易的成本似乎可控。论文估算使用云GPU的总计算费用在75-150美元之间，工作负载可跨并行硬件扩展。早期测试报告显示，在多GPU环境下数小时即可完成谜题求解。
现状与展望
该项目尚未完成。虽然论文和脚本生成工具已经就绪，但管道中的部分环节——包括完整交易组装和广播——尚未在链上展示。尽管如此，该提案补充了越来越多的研究，探索比特币如何适应量子计算时代的未来。通过避免协议更改，QSB提供了一条依赖现有规则而非共识升级的路径，这一方向可能进一步塑造关于网络安全长期策略的辩论。