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量子计算机能打败比特币吗?没那么快。

小欧2022-05-30 09:22:48头条119

区块链系统最容易被忽视的问题之一是它们抵抗被称为量子计算机的快速发展机器的能力。


这些功能强大的计算机使用量子物理学来解决传统设备无法解决的复杂问题,使用量子比特——经典二进制比特的演变。量子比特能够同时表示值 1 或 0,这有望带来计算能力的指数级增长。


世界顶级超级大国正在为这项技术的开发投入数十亿美元——这是有充分理由的。第一个利用量子计算的国家或公司将准备破解保护竞争对手敏感文件的加密。


在区块链系统的情况下,保护其防篡改分类账的密码学可能面临风险。苏塞克斯大学的研究人员在 2 月份估计,一台拥有 19 亿个量子比特的量子计算机可以在短短 10 分钟内破解保护比特币的加密。只有 1300 万个量子比特可以在大约一天内完成这项工作。


幸运的是,部署具有如此多量子比特的量子计算机的能力似乎还需要很多年。IBM去年刚刚推出了 127 量子位处理器,而一个1000 量子位的单元将在 2023 年底完成。


“我们还没有做到这一点,”Dfinity 的丹麦密码学教授和加密研究员 Jens Groth 说。“没有人知道确切的时间框架是什么样的,但区块链可能只会在 10 到 20 年内面临风险。”


格罗斯强调,两种类型的量子位之间存在重要区别——物理的和逻辑的。后者描述了一个通过量子门实现 1 和 0 之间叠加的量子比特。一个逻辑量子位由九个物理量子位组成。“公司关于新的量子比特里程碑的公告通常涉及物理量子比特,而不是逻辑量子比特,”他解释说。


防守方占上风


尽管像 Groth 这样的研究人员并未将量子计算机归类为对区块链技术的直接威胁,但解决方案的实验仍在进行中。“密码学家确实会思考合适的对策会是什么样子,”格罗斯说。


区块链开发人员在抵御日益增长的计算能力的竞赛中具有明显的优势。具体来说,他们可以增加保护链的加密密钥中的位数——这个过程比攻击者追赶的速度更快。“从长远来看,捍卫者正在赢得这场战斗,”格罗斯声称。


在检查流行的高级加密标准 (AES) 时,这在对称密钥加密领域很明显。量子计算机甚至经典攻击者都可以破解 128 个密钥的最常见变体。然而,具有两倍密钥数量的 AES 256 变体似乎足够强大,可以在可预见的未来抵御量子机器的暴力攻击。


然而,一些密码学家对于将加密视为后量子世界的自动赢家持谨慎态度。鲁汶大学计算机安全和工业密码学组 (COSIC) 的研究助理 Angshuman Karmakar 说:“很难预测我们是否会设法不断扩大密钥大小以对抗强大的量子计算机。 ”


“当你站在防守端时,你总是不得不采取悲观的态度。一种新的出色算法可能会突然出现,并突然使攻击者处于优势地位。发生这种情况的可能性极低,但永远不能排除,”Karmakar 说。


同时,基于格的密码学为量子攻击提供了另一种潜在的解决方案。这种类型的加密增加了数学噪音,甚至可能混淆未来的超级计算机。“量子计算机可以通过不断将找到它的概率加倍来大海捞针。您需要设计这些计算机无法利用的结构,”Groth 说。


根据 Karmakar 的说法,基于格的解决方案目前正在标准化过程中,应该很快就可以供公众使用。“很大程度上取决于行业应用新加密的速度。另一方面,在量子计算机达到可以破解区块链的水平之前,还有很多时间,”他说。


切换到新的私钥


为区块链系统实施加密升级似乎是密码学家最头疼的问题。在像比特币这样的典型区块链中,必须说服每个节点切换到新的加密方法。像互联网计算机这样的治理协议可以通过用户投票自动更新他们的系统。在所有情况下,集体决定都是必不可少的。


然而,升级现有私钥的过程可能会产生新的漏洞。这是因为,根据 Groth 的说法,在成功实施后量子加密后,系统将生成新的密钥。要激活切换到新密钥,用户必须使用旧密钥签名以获得批准。


但是,不活跃的用户可能永远不会升级他们的私钥,这可能会导致严重的问题。相当大的休眠钱包,比如那些据称属于中本聪的大约 100 万比特币的钱包,可能永远不会看到加密增强。这可能会使加密生态系统的某些遗留部分对基于量子的攻击开放,即使他们所依赖的区块链已经安全升级。


底线是,虽然区块链目前看起来不受量子计算的影响,但开发人员需要保持警惕并准备好采取新措施以确保这一点仍然正确。



标签: 比特币

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