原文标题：Bitcoin 的量子截止日期刚刚提前了
原文作者：Protos
编译：Peggy，BlockBeats

编者按：最近，两项量子密码学研究大幅缩短了破解比特币底层密码所需资源和时间，这使得原本遥不可及的风险变得更加具体。

触发这一轮讨论的是，几乎在同一天发布的两篇论文：一篇来自谷歌量子人工智能团队，另一篇来自中性原子量子计算公司 Oratomic。单独看，它们各自都是重要的进展；但放在一起看，它们分别压缩了量子计算栈的不同部分，产生了「相乘式」的提升效果。

从数百万量级到数万量级，攻击门槛的快速降低正在重新定义市场对加密安全边界的看法。

但另一个同样明显的线索是，对策也在同步进行。从比特币社区对后量子方案的探索，到科技机构制定的迁移时间表，围绕「量子时代」的安全重建已经启动。

以下为原文：

本周一，两项关于量子密码学的研究大幅降低了破解私钥所需的硬件门槛，这些私钥对应的资产规模巨大，包括中本聪持有的逾一百万枚比特币（BTC）。一些观点认为，比特币迁移至后量子密码体系的时间窗口已经提前了两个数量级。

换言之，这两个研究团队带来的是「乘法级」而非「加法级」的进展。尽管它们分别从量子计算体系的不同层面着手，但它们的改进效果是叠加放大的。

简而言之，用于破解暴露的比特币公钥对应的私钥的椭圆曲线签名，所需的物理量子比特数量已经从约 900 万个急剧减少到最低约 1 万个。

谷歌量子人工智能发布的一篇白皮书（与斯坦福大学研究员 Dan Boneh 以及以太坊基金会的 Justin Drake 合作撰写）指出，利用 Shor 算法，仅需不到 1200 个逻辑量子比特和 9000 万个 Toffoli 门，即可解决比特币协议中的 256 位椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）。在超导量子计算机上，这相当于不到 50 万个物理量子比特，并且可以在数分钟内完成。谷歌表示，这一结果相较先前估计实现了约 20 倍的下降。

Sau vài giờ, Oratomic do các học giả từ Đại học California và Đại học Harvard thành lập cũng đã công bố một bước tiến của riêng mình. Nhóm này đã áp dụng một chiến lược sửa lỗi mới trên phần cứng lượng tử "nguyên tử trung tính", cho phép thuật toán Shor đạt tốc độ giải mã khóa riêng tư với chỉ khoảng 1 vạn bit lượng tử vật lý. Nếu sử dụng một biến thể nhanh hơn, trong điều kiện khoảng 2,6 vạn bit lượng tử, chỉ cần khóa công khai là có thể giải mã một khóa riêng tư Bitcoin trong khoảng 10 ngày.

Ý nghĩa của "Bước Tiến Hình Thức Nhân"

Mặc dù những gì hai bài báo mô tả vẫn là khả năng giải mã khóa riêng tư có thể chỉ có thể thực hiện trong tương lai, nhưng sự tiến triển của tính toán lượng tử siêu dẫn đã thực chất làm tăng hiệu quả của lộ trình nguyên tử trung tính, tạo thành một mối quan hệ "nhân" giữa hai yếu tố. Do đó, thời gian mà người ta mong đợi phần cứng liên quan thật sự được triển khai đã được dồn lên trước so với dự định ban đầu vài năm.

Trước đây, nhiều chuyên gia an ninh Bitcoin tin rằng nguy cơ tấn công vào BTC mà Satoshi Nakamoto nắm giữ sẽ chủ yếu xuất hiện vào thập kỷ 2030 hoặc thậm chí là 2040. Nhưng những công nghệ mới này có thể đưa mối đe dọa này lên trước trong vòng 5 năm tới.

Nói chung, tổng số bit lượng tử vật lý cần thiết cho một cuộc tấn công lượng tử, bằng với số lượng bit lượng tử logic mà thuật toán yêu cầu, nhân với số lượng bit lượng tử vật lý cần cho mỗi bit lượng tử logic (được sử dụng cho việc sửa lỗi). Sửa lỗi là một phần then chốt trong tính toán lượng tử, vì kết quả của tính toán ở trạng thái vật lý như vậy mang đến mức độ không xác định cao.

Cụ thể, nghiên cứu của Google chủ yếu làm giảm biến số thứ nhất — số lượng bit lượng tử logic. Thông qua tối ưu hóa mạch điện, vấn đề ECDLP-256 sử dụng cho Bitcoin, mà trước đây cần khoảng 2330 bit lượng tử logic vào năm 2017, đã giảm xuống dưới 1200 bit lượng tử trở xuống.

Trong khi đó, Oratomic đã làm giảm biến số thứ hai — chi phí sửa lỗi. Mã bề mặt truyền thống thường cần khoảng 400 bit lượng tử vật lý để hỗ trợ 1 bit lượng tử logic; trong khi mã lifted-product codes mà Oratomic đề xuất đã nâng cao hiệu quả mã hóa lên gần 30%, giảm tỷ lệ này xuống còn khoảng 10:1, tăng hiệu quả khoảng 160 lần dưới cùng hiệu quả sửa lỗi.