谷歌新量子里程碑将比特币推向焦点

区块链文库报道：

Google在Willow处理器上演示了大幅降低量子计算关键组件错误的方法

Google在其Willow处理器上展示了一种方法，该方法极大地减少了通用量子计算中一个关键组件创建过程中的错误。这一进展使研究更接近实用的量子计算机，但尚不足以破解保障比特币安全的数字签名。

简要概述

• 得益于Willow处理器，Google在量子计算领域迈出重大一步，错误率降低了约40倍。
• 尽管取得进展，但比特币仍处于当前量子计算机的能力范围之外。
• “Q日”（Q-Day）代表了对保障比特币安全的密码签名的长期威胁。
• 部分比特币面临的风险高于其他比特币，特别是那些公钥已公开的情况。
• 在足够强大的机器到来之前，向抗量子密码学过渡对于保护比特币至关重要。

Google将主要量子错误减少40倍

虽然量子计算常被讨论与比特币的关系，但Google Quantum AI团队于10月15日宣布，他们已在真实硬件上成功测试了“魔法态制备”（magic state distillation）技术。该技术旨在产生高度可靠的量子态，这是在执行容错量子计算机的某些复杂操作时所必需的。

此次实验结果展示了多项精确的进步：

• 与未处理的量子态相比，错误率降低了约40倍；
• 研究人员实现了99.99%的逻辑保真度；
• 实验在Google的量子处理器Willow上进行；
• 经过错误检测后，仅保留了8%的试验结果；
• 该方法仍需在更大规模上验证其有效性。

“魔法态”允许执行通用量子计算所必需的操作。然而，其制备过程成本高昂。据估计，它可能消耗量子计算机高达95%的资源，从而挤占实际计算所需的容量。

Google的技术充当一种过滤机制。首先，它将不完美的量子态放置在处理器的一个小区域内，然后进行多次协调测量以剔除有缺陷的试验。保留下来的量子态随后被转移到更广泛的纠错编码中。

Google将此实验视为解决这一瓶颈的实际解决方案的首次硬件演示。该公司承认，许多技术挑战仍然存在，但表示：“这一成功将一项主要的理论构想转变为经实验验证的现实。”

比特币目前仍不受量子计算机威胁

这一宣布并不意味着Willow能够恢复比特币钱包的私钥。它提高了未来量子计算所需资源的质量，但并未提供执行完整密码攻击所需的量子比特数量或稳定性。

比特币主要使用基于secp256k1曲线的ECDSA签名算法。一台足够强大的量子计算机可以应用Shor算法从公钥计算出私钥，进而生成有效签名并在未经所有者授权的情况下转移资金。

根据Google研究人员在2026年发表的一项研究估算，对此类密码系统的攻击最多可能需要1450个逻辑量子比特和约7000万次Toffoli门操作。在对硬件和纠错技术做出一些假设的前提下，少于50万个物理量子比特就足以在几分钟内完成计算。

这些估算与当前能力相去甚远。由于量子系统对噪声敏感且极易丢失所处理的信息，纠错后的逻辑量子比特需要大量的物理量子比特来支撑。Google的演示涉及的是未来架构的一个组成部分，而非具备密码攻击能力的运行机器。

99.99%的保真度也不代表整个处理器的精度。它衡量的是实验过程中产生的魔法态的质量。因此，将这一数据作为量子计算机几乎准备好攻击比特币的证据是误导性的。

应对“Q日”：为比特币迁移做准备

“Q日”指的是量子计算机能够破坏当前密码系统的时刻。目前没有任何可靠日期能预测这一事件的发生，但比特币的迁移需要数年的研究、开发和协调工作。

并非所有比特币面临的风险完全相同。存放在从未公开公钥地址的资金因哈希保护而享有额外安全优势。旧的重用地址、支付至公钥的输出（P2PK），以及在内存池（mempool）中广播的交易则更易暴露其公钥。

理论上，足够快的机器可以在交易广播与确认之间的时间窗口内计算出私钥。归属于中本聪或长期丢失的旧比特币引发了另一个问题：其所有者可能已无法将资金迁移到抗量子系统中。

解决方案在于采用新的抗量子签名方案。然而，其集成需要协议升级、新地址格式以及现有资金的转移方法。社区还需决定那些无法迁移的硬币的命运。

Google的这一进展并未触发“Q日”，而是证实了一些曾被视为理论的障碍开始获得实验性解决方案。对于比特币而言，当务之急不是陷入恐慌，而是在威胁变为现实之前做好过渡准备。