什么是Q日？比特幣面臨的量子威脅詳解

專家警告稱，量子計算機未來可能會偽造比特幣的數字簽名，從而允許未經授權的交易。

簡要

• 如今的量子計算機體積太小且不穩定，無法威脅現實世界的密碼學。

• 早期公開密鑰的比特幣錢包長期風險最大。

• 開發者正在探索后量子特征和潛在的遷移路徑。

量子計算機目前無法破解比特幣的密碼學，但谷歌和IBM的進展表明這一差距正在比預期更快地縮小。

他們在容錯量子系統的進展中，為“Q日”帶來了更高的賭注，即一臺足夠強大的機器能夠破解舊的比特幣地址，暴露超過4520億美元的易受攻擊錢包。

Q日長期被視為遙遠的威脅，2026年3月谷歌發布的一份白皮書表明量子計算機可能比預期更早破解密碼系統，這一白皮書讓Q日成為焦點。

升級Bitcoin進入后量子態需要數年時間，這意味著工作必須在威脅到來之前很久就開始。專家表示，挑戰在于沒人知道具體時間，社區也難以就如何最好地推進計劃達成共識。

這種不確定性導致人們對能夠攻擊比特幣的量子計算機可能在網絡準備就緒前上線的擔憂揮之不去。

本文將探討比特幣面臨的量子威脅，以及需要做出哪些改變才能成為第一名blockchain準備好了。

量子攻擊的工作原理

成功的攻擊看起來并不戲劇化。一個量子驅動的竊賊會先掃描區塊鏈上任何曾經暴露過公鑰的地址。舊錢包、重復使用的地址、早期礦工輸出以及許多休眠賬戶都屬于這一類。

在所謂的“先收獲，后解密”攻擊中，公鑰被復制并用肖爾算法通過量子計算機運行。該算法由數學家彼得·肖爾于1994年開發，使量子機器能夠遠比任何經典計算機更高效地因式分解大數并解決離散對數問題。比特幣的橢圓曲線簽名依賴于這些問題的難度。有了足夠的糾錯量子比特，量子計算機可以利用肖爾的方法計算private key與暴露者相連public key.

正如Andreessen Horowitz的研究合伙人、喬治城大學副教授Justin Thaler告訴Decrypt的，一旦私鑰被找回，攻擊者就可以移動這些硬幣。

“量子計算機能做的事情，這與比特幣相關，就是偽造比特幣今天使用的數字簽名，”塞勒說。“有量子計算機的人可以授權交易，把你賬戶里的所有比特幣都取出來，或者你怎么想都行，但你并沒有授權。這就是問題所在?！?/p>

鍛造者signature在比特幣網絡中看起來會很真實。節點會接受它，礦工會將其包含在區塊中，鏈上沒有任何東西會將該交易標記為可疑。如果攻擊者同時攻擊大量暴露地址，數十億美元可能在幾分鐘內轉移。市場會在任何人確認量子攻擊發生之前就開始反應。

隨著“Q日”關注度的增長，今年一月，加密貨幣交易所Coinbase成立了一個專注于量子計算和區塊鏈安全的獨立咨詢委員會。

2026年3月，加州理工學院和谷歌的研究論文表明，未來的量子計算機可能用比預期更少的量子比特和計算步驟破解橢圓曲線密碼學。

這些論文在加密社區引發了震驚，比特幣安全研究員賈斯汀·德雷克在推特上表示：“到2032年，量子計算機至少有10%的概率能從暴露的公鑰中恢復到secp256k1 ECDSA私鑰”。

2026年4月，意大利研究員詹卡洛·萊利利用一臺公開的量子計算機破解了簡化的橢圓曲線密碼密鑰。今年五月，美國商務部宣布將投資20億美元用于量子開發。

今年六月，法國宣布將停止認證那些不被視為量子安全的技術，成為首批正式將安全認證與量子密碼學后要求掛鉤的政府之一。當月晚些時候，特朗普總統簽署了兩項行政命令，旨在擴展美國的量子計算能力并加快向抗量子加密的轉型。

量子計算的狀態

到了2025年，量子計算終于開始變得不再那么理論化，而更加實用。

• 2025年1月： 谷歌的105量子比特Willow芯片顯示出顯著的誤差減少，并超越了傳統超級計算機。

• 2025年2月： Microsoft推出了其Majorana 1平臺，并報告了與Atom Computing的邏輯量子比特糾纏記錄。

• 2025年4月：NIST將超導量子比特相干性延長至0.6毫秒。

• 2025年6月：IBM設定了到2029年200個邏輯量子比特的目標，并在2030年代初實現超過1000個。

• 2025年9月： 加州理工學院展示了一臺中性原子量子計算機，能以99.98%的準確率運行6100個量子比特。

• 2025年10月： IBM糾纏了120個量子比特;谷歌確認了經過驗證的量子加速。

• 2025年11月： IBM宣布了2026年推出旨在實現量子優勢的新芯片和軟件，并在2029年實現容錯系統。

• 2026年1月： Coinbase 成立了一個專注于量子計算和區塊鏈安全的獨立顧問委員會。

• 2026年3月： 加州理工學院和谷歌的研究論文表明，量子計算機可能比預期更早威脅比特幣的密碼學，比特幣安全研究人員預測，量子計算機在2032年前恢復比特幣私鑰的概率為10%。谷歌設定了2029年實現量子準備的截止日期。

• 2026年4月：意大利研究員詹卡洛·萊利利用一臺公開的量子計算機破解了簡化的橢圓曲線密碼學密鑰。

• 2026年5月： 美國商務部宣布將投資20億美元用于量子開發。

• 2026年6月： 唐納德·特朗普總統簽署了兩項行政命令，旨在擴展美國的量子計算能力并加快向抗量子加密的轉型。

BTQ Technologies創新總裁兼負責人Christopher Tam表示，鑒于行業努力的速度和量子計算潛在風險，政府要求聯邦機構于2031年將高價值資產遷移至后量子密碼學的截止日期仍然過于緩慢。

“我本可以讓事情更緊急，”塔姆對Decrypt說?！奥摪钫浜蠊I兩年，這似乎有點奇怪。”

為什么比特幣變得脆弱

比特幣的簽名采用橢圓曲線密碼學。從地址消費會揭示其背后的公鑰，這種曝光是永久性的。在比特幣早期的付費公鑰格式中，許多地址甚至在首次消費前就已將公鑰公開鏈上。后來的付費公鑰哈希格式將密鑰隱藏，直到首次使用。

由于它們的公鑰從未被隱藏，這些最古老的幣，包括大約100萬枚中本聰時代的比特幣，都暴露在未來的量子攻擊之下。Thaler表示，轉向后量子數字簽名需要積極參與。

“為了保護他們的幣，Satoshi必須把它們轉移到新的后量子安全錢包里，”他說?！白畲蟮膿鷳n是廢棄硬幣，價值約1800億美元，其中大約1000億美元被認為是中本聰的。這些都是巨額資金，但他們被遺棄了，這才是真正的風險?！?/p>

風險更大還有與丟失私鑰綁定的幣種。許多設備已閑置十多年，沒有這些密鑰，它們永遠無法被移入抗量子錢包，因此成為未來量子計算機的可行目標。

沒有人能直接在鏈上凍結比特幣。針對未來量子威脅的實際防御措施主要集中于遷移易受影響的資金、采用后量子地址或管理現有風險。

然而，Thaler 指出，后量子加密和數字簽名方案帶來了高昂的性能成本，因為它們比當今輕量級的 64 字節簽名更大且資源消耗更大。

“如今的數字簽名大約有64字節。后量子版本的規?？梢允?0到100倍，“他說。“在區塊鏈中，這種規模的增加問題更大，因為每個節點都必須永久存儲這些簽名。管理數據的實際規模成本，比其他系統更為困難?！?/p>

保護途徑

開發者們提出了多個比特幣改進提案，以應對未來的量子攻擊。它們走不同的路徑，從輕度的可選保護到完整的網絡遷移。

• BIP-360（P2QRH）：創造新的“bc1r......”這些地址將當今的橢圓曲線特征與后量子方案如ML-DSA或SLH-DSA結合起來。它提供了無需硬分叉的混合安全性，但簽名數較大意味著費用更高。

• BIP-361：該提案將逐步淘汰網絡現有的簽名方案，凍結未能遷移到抗量子地址的幣。

• 量子安全主根：為主根添加了隱藏的后量子分支。如果量子攻擊變得現實，礦工可以通過軟分叉要求后量子分支，而用戶在此之前仍可正常操作。

• 量子抗拒地址遷移協議（QRAMP）：一項強制遷移計劃，將易受攻擊的UTXO遷移到量子安全地址，可能通過硬分叉實現。

• 付費至Taproot哈希（P2TRH）：用雙哈希版本替換可見的Taproot密鑰，限制暴露窗口，無需新密碼或破壞兼容性。

• 通過 STARK 實現非交互式交易壓縮（NTC）：利用零知識證明將大量后量子簽名壓縮為每個區塊的單一證明，降低存儲和費用成本。

• 提交-揭示方案：依賴在任何量子威脅發生前發布的哈希承諾。

• 輔助UTXO連接小型后量子輸出以保護支出。

• “毒丸”交易允許用戶提前發布恢復路徑。

• ?？怂箮攀阶凅w會處于休眠狀態，直到真正的量子計算機被展示出來。

綜合來看，這些提案勾勒出一步步實現量子安全的路徑：像現在就采取快速、低沖擊的修復方法，以及隨著風險增加而進行的BIP-360或基于STARK的壓縮。所有這些都需要廣泛的協調，許多后量子地址格式和簽名方案仍處于討論初期階段。

Thaler指出，比特幣的去中心化——其最大優勢——也使得重大升級變得緩慢且困難，因為任何新的簽名方案都需要礦工、開發者和用戶的廣泛共識。

“比特幣面臨兩個主要問題。首先，升級通常很長時間，甚至可能根本不會發生。其次是廢棄的硬幣。任何向后量子簽名的遷移都必須是活躍的，而那些舊錢包的擁有者已經離開，“塞勒說?！吧鐓^必須決定它們的去向：要么同意將其從流通中移除，要么什么都不做，讓裝備量子的攻擊者帶走它們。第二條路在法律上是灰色地帶，那些沒收金幣的人大概也不會在意?！?/p>

大多數比特幣持有者不需要立即采取任何行動。幾個習慣能顯著降低長期風險，包括避免重復使用地址，這樣你的公鑰在消費前會保持隱藏，以及堅持使用現代錢包格式。

如今的量子計算機還遠未接近摧毀比特幣，而對其何時崩潰的預測也大相徑庭。一些研究人員認為未來五年內存在威脅，另一些則推遲到2030年代，但持續投資可能會加快這一進度。

本文僅供信息分享，非商業用途，版權歸原作者所有。如有侵權請聯系刪除。內容不構成投資建議。