量子計算新突破：谷歌芯片Willow對區塊鏈安全的影響

谷歌近日推出了新一代量子計算芯片Willow，這款擁有105個量子比特的芯片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。Willow在5分鍾內完成了當今最快超級計算機需要10^25年才能完成的計算任務，這一數字甚至超出了已知宇宙的年齡。

Willow的一個重要突破是將錯誤率實現了指數級下降，並使其低於某個閾值，這是實現大規模實用性量子計算機的關鍵前提。研發團隊負責人稱，Willow是迄今爲止最令人信服的可擴展邏輯量子比特原型，表明了大規模實用性量子計算機是可行的。

這一成就對區塊鏈和加密貨幣領域產生了深遠影響。雖然目前Willow的105個量子比特還遠不足以破解比特幣等加密貨幣使用的密碼算法，但它預示着大規模實用性量子計算機的發展方向。一旦量子計算機達到足夠規模，它們將能夠破解目前廣泛使用的橢圓曲線數字籤名算法（ECDSA）和哈希函數SHA-256。

在比特幣交易中，ECDSA用於簽署和驗證交易，SHA-256用於確保數據完整性。研究表明，Shor量子算法只需要百萬個量子比特就能完全破解ECDSA。這意味着，一旦攻擊者獲取了ECDSA公鑰，就可能在量子計算機上推導出對應的私鑰，從而控制該私鑰的所有比特幣。

盡管Willow芯片暫時還無法對現實中使用的RSA和ECDSA等算法造成直接威脅，但它已經對加密貨幣的安全體系提出了新的挑戰。如何在量子計算的衝擊下保護加密貨幣的安全性，成爲了科技界和金融界共同關注的焦點。

爲應對這一挑戰，開發抗量子區塊鏈技術，特別是將現有區塊鏈進行抗量子升級成爲了當務之急。後量子密碼（PQC）是一類能夠抵抗量子計算攻擊的新型密碼算法，它們在量子時代仍然保持安全。

目前，已有機構完成了區塊鏈全流程的後量子密碼能力建設，包括支持多個NIST標準後量子密碼算法以及後量子TLS通信的密碼庫。同時，針對後量子籤名較ECDSA存儲膨脹的問題，通過優化共識流程和降低內存讀取延遲，使得抗量子區塊鏈TPS可達原鏈的50%左右。

此外，在富功能密碼算法的後量子遷移方面也取得了進展。業界首個高效的後量子分布式門限籤名協議已經問世，克服了傳統後量子密管方案無法支持任意門限值的缺點，並在性能上有顯著提升。

隨着量子計算技術的不斷進步，區塊鏈和加密貨幣行業需要積極應對潛在的安全威脅。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。