量子计算新突破：谷歌Willow芯片对区块链的潜在影响

谷歌公司最近推出了新一代量子计算芯片Willow，这是自2019年首次实现"量子霸权"以来的又一重大突破。Willow芯片拥有105个量子比特，在量子纠错和随机电路采样两项基准测试中都达到了同类别的最佳性能。

在随机电路采样测试中，Willow芯片仅用5分钟就完成了当今最快超级计算机需要10^25年才能完成的计算任务。这一成就超出了已知宇宙的年龄，甚至超出了物理学已知的时间尺度。

Willow的一个关键突破是将错误率实现指数级下降，并使其低于某个阈值。这被认为是量子计算实际应用的重要前提。Google Quantum AI负责人Hartmut Neven表示，Willow作为首个低于阈值的系统，展示了大规模实用量子计算机的可行性。

对加密货币的潜在影响

虽然Willow的105个量子比特还远不足以破解比特币等加密货币使用的密码算法，但它预示着大规模实用量子计算机的发展方向。这对区块链和加密货币领域产生了深远影响。

目前，椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）和SHA-256哈希函数被广泛用于比特币等加密货币的交易中。研究表明，量子算法理论上可以破解这些算法，尤其是ECDSA。虽然目前的量子计算机还达不到破解的要求，但随着技术进步，这种威胁将日益增加。

比特币交易中使用的两类钱包地址（直接使用公钥的p2pk和使用公钥哈希的p2pkh）都面临潜在风险。一旦量子计算机能够在短时间内破解ECDSA，攻击者就可能从公开交易中获取公钥，进而推导出私钥，从而控制相应的比特币。

抗量子区块链的重要性

面对量子计算的潜在威胁，开发抗量子区块链技术变得尤为重要。后量子密码（PQC）是一类能够抵抗量子计算攻击的新型密码算法，被认为是未来保护区块链和加密货币安全的关键。

一些机构已经开始在这方面进行研究和开发。例如，有机构完成了区块链全流程的后量子密码能力建设，开发了支持多个NIST标准后量子密码算法的密码库，并针对后量子签名存储膨胀问题进行了优化。

此外，还有机构在富功能密码算法的后量子迁移上有所突破，开发了针对NIST后量子签名标准算法Dilithium的高效分布式门限签名协议，在性能上较现有方案有显著提升。

结论

虽然目前的量子计算机还无法直接威胁到加密货币的安全，但谷歌Willow芯片的突破表明，这一天可能比我们想象的更快到来。为了确保区块链和加密货币的长期安全性，开发和实施抗量子技术变得越来越紧迫。这不仅是一项技术挑战，也是整个加密货币生态系统面临的重要课题。