量子計算新突破：谷歌Willow芯片對區塊鏈安全的潛在影響

谷歌最近推出了一款名爲Willow的新型量子計算芯片，這是自2019年該公司首次實現"量子霸權"以來的又一重大突破。Willow芯片擁有105個量子比特，在量子糾錯和隨機電路採樣兩項基準測試中都達到了同類別的最佳性能。

特別引人注目的是，在隨機電路採樣測試中，Willow芯片僅用5分鍾就完成了一項耗時驚人的計算任務。這項任務即便是當今最快的超級計算機也需要10^25年才能完成，遠遠超出了已知宇宙的年齡。

Willow芯片的一個關鍵優勢在於其能夠顯著降低錯誤率。隨着量子比特數量的增加，計算過程通常更容易出錯。然而，Willow成功地將錯誤率降低到了某個臨界閾值以下，這被認爲是實現實用量子計算的重要前提。

Google Quantum AI團隊負責人Hartmut Neven表示，Willow是首個錯誤率低於閾值的系統，代表了迄今爲止最有說服力的可擴展邏輯量子比特原型。這一成就表明，大規模實用性量子計算機的實現是可行的。

對區塊鏈和加密貨幣的潛在影響

谷歌的這一突破不僅推動了量子計算的發展，也對多個行業產生了深遠影響，尤其是區塊鏈和加密貨幣領域。目前，橢圓曲線數字籤名算法（ECDSA）和哈希函數SHA-256被廣泛用於比特幣等加密貨幣的交易中。ECDSA用於簽署和驗證交易，而SHA-256確保數據完整性。

研究表明，量子算法可能會對這些加密方法構成威脅。盡管破解SHA-256需要數億個量子比特，但破解ECDSA只需要百萬個量子比特。這意味着，一旦量子計算機達到足夠的規模，它們可能會威脅到比特幣等加密貨幣的安全性。

比特幣交易中使用的兩類錢包地址都可能面臨風險。第一類直接使用收款人的ECDSA公鑰，第二類使用公鑰的哈希值，但在交易時會暴露公鑰。一旦攻擊者獲取了ECDSA公鑰，理論上就可以使用量子算法推導出私鑰，從而控制相應的比特幣。

雖然Willow芯片的105個量子比特還遠不足以破解比特幣的加密算法，但它預示着大規模實用性量子計算機的發展方向。這對加密貨幣的安全體系提出了新的挑戰，使得開發抗量子區塊鏈技術成爲當務之急。

抗量子區塊鏈技術

爲應對量子計算帶來的潛在威脅，後量子密碼（PQC）技術應運而生。這類新型密碼算法旨在抵抗量子計算攻擊，即使在量子時代來臨時仍能保持安全性。

目前，一些機構已經在抗量子區塊鏈技術方面取得了進展。例如，有研究團隊完成了區塊鏈全流程的後量子密碼能力建設，並基於OpenSSL改造了支持多個NIST標準後量子密碼算法的密碼庫。這些努力旨在爲區塊鏈以及其他需要高度安全性的領域提供抗量子升級的技術支持。

此外，研究人員還在富功能密碼算法的後量子遷移上有所突破。例如，針對NIST後量子籤名標準算法Dilithium開發的分布式密鑰管理協議，是業界首個高效的後量子分布式門限籤名協議。這項技術克服了現有後量子密管方案的一些限制，同時在性能上有顯著提升。

總的來說，隨着量子計算技術的快速發展，區塊鏈和加密貨幣行業需要積極應對潛在的安全挑戰。開發和實施抗量子技術將成爲確保這些系統長期安全性和可靠性的關鍵。盡管目前的量子計算機還無法直接威脅現有的加密系統，但未來的發展趨勢表明，及早做好準備至關重要。