Bitcoin Magazine在《The Quantum Issue》专题中刊发文章《The Quantum Issue: WTF Is Quantum Computing?》，解释什么是量子计算、它与传统计算机有何不同，以及这件事为什么会关系到比特币。
文章称，新进入比特币领域的人不断会碰到几个问题：什么是量子计算，量子计算机与普通计算机的区别是什么，它对比特币意味着什么。作者Shinobi指出，如果未来真的出现可行的量子计算机，这将对比特币的存在构成一种带有生存性质的威胁，因为比特币所有权建立在一个基础假设之上：只要私钥本身没有被直接泄露，除了持有私钥的人之外，没有其他人能够为受该私钥控制的币签名并发起交易。
传统计算机如何处理私钥
文章把传统计算机描述为以0和1存储与处理信息的机器。每一个比特位要么是1，要么是0，没有中间状态。数据写入内存时会被表示为一串1和0，数据处理时也只能按位、按步骤逐一修改。这种计算方式是线性的，必须一步接一步执行，不能跳过中间步骤。
以生成私钥为例，计算机会先获取一个随机值，来源可以是掷骰子、用户输入或设备硬件产生的随机性，再把这个值以0和1的形式存入内存。接着，系统需要把这一数值与椭圆曲线的生成元点相乘，以得到公钥。文章称，这个过程本质上依靠算法逐步处理比特，包括取出哪些比特、如何修改它们、让它们经过哪些电路，最后再把修改后的新值写回内存。生成有效地址还需要其他步骤，但作者认为，对理解本文核心问题而言，没有必要展开这些细节，因为它们本质上仍是对内存中的1和0按步骤进行处理。
为什么传统计算机几乎不可能穷举私钥
如果有人想用传统计算机去猜出别人的私钥，文章给出的前提是，比特币私钥存在2256种可能，也就是115,792,089,237,316,195,423,570,985,008,687,907,853,269,984,665,640,564,039,457,584,007,913,129,639,936种不同的候选值。
在这种情况下，传统计算机必须把这些可能的私钥一个接一个地尝试，或者在并行能力允许的范围内同时尝试一部分，但本质仍然是逐项检查。文章指出，想要提升并行尝试的数量，就要投入更多算力；如果算力投入减少，所需时间就会变长。时间和算力之间并不存在可以绕开的捷径。
作者的结论是，这项任务对传统计算机而言不可能完成。一边是连地球上所有计算机加在一起都无法承担的计算成本，另一边是高到在检查完所有可能值之前，宇宙中所有恒星都已经死亡的时间成本。若想真正达到目标，就需要一种不同于线性逐个检查的计算路径，这也是文章转向量子计算的原因。
量子计算机与传统计算机的根本差异
文章称，量子计算机并不是「速度更快的计算机」。它的工作方式从根本上不同。量子计算中的基本信息单位是qubit，也就是量子比特。与传统比特不同，量子比特并不在未观测状态下固定为1或0，而是处在叠加态中，可以同时表现为1和0。只有在被观测时，它才会坍缩到某一个离散状态。
另一个关键构件是纠缠。文章称，量子比特不是彼此孤立保存的，代表这些量子比特的物理原子会纠缠在一起。当这些纠缠原子被观测并坍缩到单一状态时，纠缠的原子会坍缩到同一状态，不受彼此距离影响。
作者同时提醒，这里会不可避免地做一些简化处理，但目标是给读者建立直觉上的理解：传统计算机上的算法，是一套针对一组明确比特逐步操作的指令，最终把一种确定状态转换成另一种确定状态；量子比特在被观测前保存的不是明确状态，而是概率。
当一组量子比特以某种规模纠缠在一起时，任一可能的坍缩结果都对应一个特定概率。文章称，量子算法不是逐步处理离散状态的指令集合，而是通过操作这些纠缠量子比特，去改变不同结果出现的概率。这里会用到建设性干涉来提高正确结果的概率，用破坏性干涉来压低错误结果的概率。作者特别说明，这里所说的干涉，并不是让现实中的量子计算机难以精确运行的噪声或误差问题，那是另一回事。
这与比特币安全有什么关系
文章用私钥搜索举例说明差异。传统计算机若想找到与特定公钥对应的私钥，必须把候选私钥一个个检查过去。量子计算机则可以在运行适当算法若干次后，得到正确答案。作者强调，这并不是因为量子计算机「同时检查了所有可能性」，而是因为它改变了叠加态最终坍缩为哪一种结果的概率。
也正因为如此，文章认为量子计算机可能打破椭圆曲线密码学赖以成立的基础假设，而传统计算机做不到。作者还补充称，这也是量子计算机只在某些特定类型的计算问题上有明显用途的原因，尤其是那些拥有巨大候选答案空间、需要从中筛选正确结果的问题。
作者称无需恐慌，但风险真实存在
在文章最后一部分，作者以「Don’t Panic」为题表示，这种计算范式上的差异意味着，如果一台真正可行且能正确运行的量子计算机被制造出来，那么保护比特币个人资产安全的底层假设就会失效，相关资金都会变得不再安全。
不过，文章同时称，外界并非毫无准备。作者写道，人们已经理解了这个问题，也理解了暴露面，针对问题不同层面的多种潜在解决方案正在逐步形成。文中写道：『Breathe, and relax. Through the rest of this issue we are going to walk you through the whole problem.』
这篇文章收录于Bitcoin Magazine最新纸质专题《The Quantum Issue》，网站此次提前分享了其中探讨思路的一部分内容。文末注明，本文最初发表于Bitcoin Magazine，作者为Shinobi。