量子计算逼近实用门槛,加密货币私钥安全面临新压力

量子计算逼近实用门槛,加密货币私钥安全面临新压力

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News Editor
2026-09-02 09:26:14
MarsBit刊文称,量子计算正从长期概念走向可商用阶段,100 个逻辑比特被视为关键门槛。文中提到 Quantinuum、IBM、Infleqtion 等公司正推进相关进展,谷歌与学术界对破解 ECC 所需资源的估算也在下调。报道同时梳理了美国政府、NIST、NSA、G7 及欧洲刑警组织围绕后量子加密的迁移安排,认为网络安全体系的改造周期可能落后于量子计算突破速度。

科技圈流传已久的三个“老梗”是可控核聚变、量子计算和通用人工智能。外界常说,这三项技术似乎总处在“再过 10 年就能商业化”的阶段。

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但在这篇来自微信公众号「字母AI」、作者苗正的文章里,量子计算被描述为最可能先一步跨过门槛的方向。文中称,商业级量子计算机已经被部署进云计算数据中心,而 100 个逻辑纠错比特的实用门槛,最快明年就可能被跨越。

一旦量子计算进入商业化阶段,药物研发、材料科学和金融建模等领域都可能出现变化。文章认为,对加密货币行业而言,这却是一个更直接的风险,因为比特币和以太坊私钥所依赖的椭圆曲线加密,恰好属于量子计算机重点攻击的对象。

100 个逻辑比特被视为关键门槛

文章援引作家托马斯·布莱克(Thomas Black)的说法称,量子计算目前仍处在“前 ENIAC”阶段,但一个关键里程碑已经临近,那就是逻辑比特。

报道回顾称,1946 年诞生的 ENIAC 是世界上第一台可编程通用电子计算机,重约 30 吨,使用 1.8 万根真空管,占满整间房间,每秒只能完成 5000 次加法,按今天价值计算造价约 900 万美元。相比之下,如今一台普通笔记本电脑每秒就能完成几十亿次计算。

在量子计算体系里,经典计算机的比特只能是 0 或 1,而量子比特可以同时处在 0 和 1 的状态,也可以与其他比特发生纠缠,因此可承载更高的信息量。

不过,量子比特非常脆弱。文章称,振动、热量,甚至宇宙射线都可能导致量子态崩塌,进而让计算结果出错。行业通常的做法,是把信息编码到一组物理比特上,通过冗余和纠错,合成为逻辑比特。

文中用一个比喻解释这一过程:100 个员工分别记住一小段信息,每个人都不掌握全貌,但彼此之间有一套对应关系。一旦某人记错,只要检查他与周围几人的对应是否符合规则,就能定位错误并修正。这里的员工相当于物理比特,而这一组被组织起来之后,形成一个逻辑比特。

托马斯·布莱克认为,如果量子计算要进入商业化阶段,就需要达到 100 个逻辑比特。跨过这条线后,量子计算机才具备解决经典计算机难以处理问题的能力,比如模拟分子结构、设计新材料和优化复杂系统。他还表示,最理想的情况是明年就能实现 100 个逻辑比特。

Quantinuum、IBM 与 Infleqtion 的进展

文章称,目前进度最靠前的公司之一是 Quantinuum。其 Helios 机器拥有 98 个物理比特,已编码出 48 个逻辑比特,双比特门保真度达到 99.921%。

8 月 11 日,Quantinuum 宣布与甲骨文合作,将 Helios 部署进美国一座 Oracle Cloud Infrastructure(OCI)AI 数据中心。文章将此描述为量子计算系统第一次被物理部署进主流云厂商的 AI 机房。甲骨文预计将在明年使用这台量子计算机进行 AI 训练和推理。

Quantinuum 的下一代机器名为 Sol,计划于 2027 年发布,目标正是冲击 100 个逻辑比特门槛。

IBM 也是文中提到的主要参与者。报道称,IBM 在今年 7 月与芝加哥大学合作的一项实验中,实现了 70 个逻辑比特。IBM 官方表示,这台 70 逻辑比特量子计算机得出的结果,市面上最强的超级计算机都无法复现,而整个计算过程仅耗时约 15 分钟。

另一家采用中性原子路线的 Infleqtion,则计划在明年于伊利诺伊的量子园区达到 50 个以上的逻辑比特。该公司的 CTO 表示:「达到 100 个逻辑比特,你才开始能解决材料科学和化学里那些经典计算机解决不了的重要问题。」

文章还对不同技术路线做了梳理。IBM、谷歌和 Rigetti 采用的是蚀刻在芯片上的机械比特,这一路线更容易扩展,但错误率也更高。另一类方案则依赖自然粒子,通过磁场困住原子并用激光操控,或用分束器、移相器处理光子。具体来看,Infleqtion 使用中性原子,Quantinuum 采用带电离子,PsiQuantum 则选择光子路线。

报道认为,目前还无法判断哪条路线最终占优,也不排除多条路线并存。

今年 5 月,美国商务部一次性向 9 家量子计算公司提供了 20 亿美元资助,名单包括 IBM、Rigetti、Quantinuum、Infleqtion 和 PsiQuantum。文章称,这份名单涵盖了主流技术路线的代表公司。

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量子计算的现实应用案例

文章提出,量子计算相对于传统计算机的优势,正在通过一些案例被展示出来。

根据文中说法,D-Wave 在 2025 年发表过一项演示,利用量子计算机模拟一种磁性材料。材料中的电子自旋被比作大量微小磁针,这些“磁针”会彼此作用,并随着温度和外部磁场变化不断翻转。D-Wave 的量子计算机据称计算出了成千上万个电子自旋在量子规则下如何随时间翻转、如何相互影响,以及最终形成怎样的磁性。

文章称,如果用经典超级计算机处理这类问题,大约需要数百万年,而 D-Wave 的量子计算机只用了几分钟。相关论文发表于《科学》杂志,并通过了独立验证。

托马斯·布莱克还表示,物流企业已经开始试点使用量子算法做路线规划、车队调度和库存管理,效率提升区间为 15% 到 30%。

在金融领域,文章提到,摩根大通、高盛和汇丰很早前就已尝试用量子计算处理风险建模、期权定价和组合优化。IBM 的模块化系统 Kookaburra 已连接 4000 多个物理比特,而其开源量子计算框架 Qiskit 已拥有 60 多万开发者。

8 月 24 日,日本推出首台全栈中性原子量子计算机 Shunkai,正式加入量子计算竞赛。文章据此判断,技术、商业和资本三条线正在同时推进,量子计算正从“只差 10 年”转向“明年就上”。

文章称量子计算对加密货币构成直接威胁

报道随后将重点转向加密货币。文章称,目前比特币、以太坊等加密货币的私钥,本质上是随机数;公钥通过椭圆曲线加密(ECC)算法由私钥生成,钱包地址再由公钥哈希得到。

文中将公钥比作银行,将私钥比作签名和密码。按照当前经典计算体系,从公钥反推出私钥几乎不可行。文章称,即便使用全球最强的超级计算机,所需时间也会超过宇宙年龄。

但在未来的量子计算机面前,文章认为这个过程可能只需要几个小时。经典计算机破解私钥像拿一串钥匙逐把尝试,而量子计算机更像直接获得一把万能钥匙,可以同时探索多种可能性。

1994 年,数学家彼得·肖尔(Peter Shor)提出量子算法,可在多项式时间内分解大整数、求解椭圆曲线离散对数,适用于破解 RSA 与 ECC 两类加密体系。文章称,过去业内对这一算法的评价长期停留在「理论很美、机器太远」,但如果超过 100 个逻辑比特的量子计算机真正出现,这一算法就不再只是理论。

报道提到,谷歌在 3 月发表论文称,行业此前估算破解比特币所用椭圆曲线加密约需 900 万个物理比特,而实际所需可能不到 50 万个。按文中说法,这意味着原本按“几个小时”计的破解时间,还可能缩短到几十分钟。

与此同时,加州理工学院和创业公司 Oratomic 也在几乎同一时间发文称,理论上只需一万出头的物理比特,就能在十来天内攻破 ECC-256。文章指出,这一门槛还在持续下降。

文中进一步写道,一个逻辑比特大致相当于几十个甚至上百个物理比特,因此若按照 Oratomic 论文的推演,逻辑比特数量一旦突破 1000,加密货币将面临根本性风险。

链上公开数据与“交易抢跑”风险

文章称,攻击者当前可能采用的策略是「先收集、后解密」(HNDL)。

也就是说,现在就把链上大额地址、交易记录以及加密通信先保存下来,等量子计算机成熟后再统一回溯破解。由于链上数据本身公开且长期保存,收集成本接近于零。

谷歌的论文还提到,大约 690 万枚比特币、相当于总供应量的 30%,存放在公钥已经暴露的钱包中。

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文章还提到所谓「交易抢跑」风险。由于量子计算机可能在几分钟内算出私钥,而比特币一个区块的确认时间大约是 10 分钟,攻击者理论上可以在交易广播后、正式确认前,抢先转走资产。

在这一叙述下,文章认为区块链一直强调的“不可篡改”将在量子计算机面前失去意义。即便用户现在把资产转入所谓“量子安全钱包”,旧地址和旧交易仍然永久记录在链上,无法删除,也无法改写。

文中还指出,市场未必需要等到真实的私钥破解事件发生。只要形成「一两年内大概率能破解」的预期,机构资金就可能提前退出,价格先于盗窃事件发生下跌。文章把这类风险概括为,持币者未必先因资产被盗而受损,也可能先因资产价格失去支撑而受损。

后量子加密迁移正在推进

文章指出,量子计算机威胁的并不只有加密货币,还包括现有网络安全体系本身。美国正在尝试赶在量子计算机成熟前,把国家层面的加密体系迁移到后量子加密(PQC)。

根据文中信息,今年 6 月 22 日,美国签署第 14412 号行政令,要求联邦机构最迟在 2030 年底前完成所有高价值系统向 PQC 的迁移,数字签名体系最晚于 2031 年底完成,承包商也需在 2030 年底前达标。

美国国家标准与技术研究院(NIST)早在 2024 年就已正式发布三个后量子密码标准。美国国家安全局(NSA)要求,自 2027 年 1 月 1 日起,美国新采购的国家安全系统必须支持后量子算法。

文章解释称,RSA 和 ECC 等现有加密机制依赖的是大整数分解、椭圆曲线离散对数等“数学难题”,而后量子算法则试图换成量子计算机也难以高效求解的问题,例如格密码。

谷歌为内部系统完成迁移设定的截止时间是 2029 年。可在文章看来,问题在于防御方的迁移通常需要 5 到 10 年,而攻击方的突破可能只需要 1 到 2 年。

原因之一是,后量子加密并不只是“换个密码”。它涉及证书体系、软件签名、供应链信任,以及 IoT 设备在内的整套替换。任何仍在使用旧加密组件的环节,都可能成为薄弱点。

文章称,量子时代一旦到来,那些长期不更新的设备将成为网络中“永久裸奔”的节点,攻击者甚至无需直接攻破主机,只要找到角落里一台 10 年未打补丁的设备,就可能将其作为跳板。

仅仅是盘点企业内部到底部署了多少加密系统,文章称大型企业往往就需要花费 12 到 24 个月。那些出厂后无法更新固件的嵌入式设备则更棘手,因为它们缺乏升级通道,只能被淘汰,或者继续带风险运行。

HNDL 策略也让迁移变得更紧迫。文章提醒,今天加密通信中传输的数据,很可能已经被对手预先保存,等待未来解密。

G7、欧洲刑警组织与 SandboxAQ

文章称,即便是像谷歌这样资源充足、准备较早的机构,也要把完成迁移的目标放到 2029 年,更不用说普通企业和个人。

今年早些时候,G7 网络安全专家组向银行、保险公司、交易所和监管机构发出一份协调路线图,敦促金融行业加快 PQC 准备,并按六个阶段推进。

欧洲刑警组织也在 1 月发布报告,为金融机构提供应对量子威胁的框架。

报道最后提到,危机也催生了商业机会。由谷歌分拆出来的 SandboxAQ,主营业务之一就是帮助企业和政府推进后量子迁移,估值已超过 50 亿美元。文章据此写道,在量子计算机真正大规模落地前,围绕量子威胁防御的生意已经先一步做起来了。

本文最初由 Bit.Fan 发布。 欲了解更多加密货币新闻与市场洞察,请访问 www.bit.fan.
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