过去十年里,人们预言量子计算机需要50年才会问世,后来又说需要25年,但量子计算的发展一直以超出预期的速度进行着。
2019年9月,谷歌发布了拥有53个量子位的“悬铃木”计算机;2020年12月,中国科研团队推出了拥有76个量子位的“九章”计算机;2021年6月,IBM在德国发布了欧洲首个量子计算机,并宣布两年后会研发出拥有1000个量子位以上的计算机。
据麦肯锡预估,到2030年全球将有2000-5000台量子计算机投入使用。
量子计算机的发展对加密学具有重要影响,而加密技术广泛应用于互联网中,如安全超文本传输协议(HTTPS)和传输层安全协议(TLS),量子计算机具备破解这些加密技术的能力,可能会导致身份盗窃和个人金融数据的风险。
同时,以加密技术为核心的区块链也无法逃脱量子计算的威胁。目前已经有两类加密解析算法证实可以在微型量子计算机上运行,其中更为先进的Shor算法可以有效破解比特币和以太坊所使用的椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)。
ECDSA算法用于生成一个随机的256位私钥和一个相关的公钥,但传统计算机无法通过已知的公钥破解出私钥。然而,量子计算机可以破解公钥和私钥之间的数学关系,从而揭示和破坏私钥。
量子计算机在破解密钥方面的威力,可以用老鼠走迷宫的比喻来形容。传统计算机需要逐条路径尝试才能找到正确的路线,而量子计算机可以瞬间计算出所有可能的路径。
在量子时代即将到来的背景下,加密世界面临着加速度的威胁。超过半数的现有加密算法可能会被量子计算机攻破,这意味着大量的数字货币和数字资产面临着巨大风险。
这也引发了两个重要问题。首先,距离量子计算机攻破主流加密体系还有多少时间?其次,是否有可能研发出可以抵抗量子计算的加密体系?
针对第一个问题,著名密码学家、被称为“加密货币之父”的大卫·乔姆(David Chaum)表示,随时可能出现量子计算机的攻破。
他提到,早在2015年,美国国家安全局(NSA)就指示政府机构停止研究易受量子攻击的加密体系。他表示,“NSA已经认真对待量子计算,我们也应该如此”。
今年5月,乔姆在柏林参加WEB3.0峰会时提到了量子威胁对比特币的不安全性。
近两年来,随着量子计算方面的科技突破越来越频繁,加密社区对“量子优势”带来的破坏力越来越担忧。
2019年底,德勤对比特币区块链的抗量子能力进行了研究,发现多达25%的流通中的比特币容易受到量子攻击。
在易受量子攻击的比特币数量方面,如果黑客利用量子优势攻破比特币加密体系,市场的信心将会受到重创。
这一点可以回顾谷歌宣布悬铃木计算机后引发的市场反应,当时人们的担忧情绪不断升级,导致比特币价格在之后的半年持续下跌。
在解决潜在的量子威胁方面,加密世界可以采取两种主要途径:为现有区块链协议创建保护层以提高安全性,或是从头开始创建抗量子区块链。
在现有区块链协议上建立保护层似乎更容易,但相关研发进展相对较慢。
最近有媒体报道称,美洲开发银行旗下的IDB实验室、剑桥量子(CQ)和墨西哥蒙特雷科技大学针对基于以太坊技术的LACChain区块链,开发出一种后量子加密层,可以提供量子安全保护。
然而,该