Google 在去年底發表最新的 Willow 量子晶片，在股市和科技產業引發一片嘩然。有趣的是，除了相關產業鏈上漲，這個消息竟然帶動當時正在盤整的比特幣下跌，原來是因為有部分投資人認為，只要量子技術持續發展下去，比特幣乃至整個區塊鏈技術，遲早會被量子電腦破解！

但是事實真的如此嗎？

其實，關於區塊鏈和量子技術的討論已久，這也是反對加密貨幣的人最常提出的論點之一，但過去由於技術的限制只在純理論的範圍，沒想到已經快到了成真一天。

這篇文章，就來嘗試討論量子電腦目前的進展、量子技術是如何對區塊鏈造成威脅、比特幣、以太坊和 Solana 等知名公鏈目前正在發展的抗量子技術，以及大家最想知道的—— 有量子在前 ，現在還能投資加密貨幣嗎？

（提前暴雷：完全可以！）

 

---

量子電腦的最新突破：Google 的 Willow 晶片是什麼？

Google 的 Willow 晶片是一款先進的量子電腦處理器，專為探索量子計算的潛力而設計。簡單來說，量子電腦和我們平常使用的傳統電腦不同，他使用「量子比特」（qubits）來進行運算，而不是傳統電腦的 0 和 1。量子比特能同時處於 0 和 1 的「疊加態」，這讓他在處理複雜計算時，擁有超越傳統電腦的極高效率。

舉個例子，傳統電腦好比是一個一間一間打開房門找答案的偵探，每次只能進入一間房間。而量子電腦則像是一群有分身能力的偵探，可以同時進入多間房間，快速找出答案。這使得量子電腦在處理像天氣模擬、分子建模等複雜問題時，能夠比傳統電腦快得多。

而 Willow 晶片的創新之處在於，隨著量子比特數量的增加，他能有效降低運算過程中的錯誤率，擺脫傳統量子電腦往往因錯誤率過高而無法處理更複雜的計算的弱點。

這對量子計算的穩定性和準確性相當重要，代表量子技術從偏向實驗性的概念，朝實用化邁出了重要的一步。同時也意味著，量子電腦未來可能對現代密碼學帶來更大的挑戰。

 

---

為什麼區塊鏈和加密貨幣要怕量子電腦？主要是因為安全性

區塊鏈和加密貨幣會之所以需要擔心量子電腦的發展，主要是因為量子電腦的運算能力，有機會突破現在的「加密技術」。在近一步討論量子電腦的威脅之前，我們可以先簡單了解一下區塊鏈「加密」的運作原理。

 

區塊鏈的加密技術如何運作

區塊鏈的「加密技術」就是用來保護資料安全、防止別人竊盜資產或竄改交易的技術。主要有兩個核心部分：雜湊函數和公私鑰加密。

・雜湊函數：雜湊函數就像把一段資料壓縮成一個獨特的數字「指紋」，改變哪怕一個字，指紋都會完全不同。

舉例而言：假設你在紙上寫了一個交易紀錄「Bob 轉 1 個比特幣給 Alice」，這段文字通過雜湊函數後會生成一串獨特的數字。如果有人偷偷改成「Bob 轉 10 個比特幣給 Alice」，那生成的數字完全不同，大家一眼就能發現交易被動過手腳。

・公鑰和私鑰：公鑰和私鑰則是一對數字密碼，用來保護交易安全。公鑰就像你的銀行帳戶號，別人用他匯款給你。私鑰則像你的銀行帳戶密碼，只有你知道，用來證明這筆錢是你轉出去的。只要你不洩露私鑰，別人就無法動你的錢。

因此整個加密貨幣交易的流程通常是這樣的：

1. 你把私鑰拿出來簽名，證明這筆錢是你要轉的。

2. 區塊鏈系統會用雜湊函數幫你檢查交易有沒有被修改過。

3. 其他人（節點驗證者、礦工）用你的公鑰驗證簽名，確定交易是合法的。

這些技術結合起來就像一把強力鎖，保護你的交易不會被盜取或被改動，讓區塊鏈賞的每筆交易都安全透明。

 

量子電腦如何破解區塊鏈

量子電腦之所以對區塊鏈構成威脅，是因為它能以超越傳統電腦的速度破解目前的加密技術。也就是兩大核心技術：雜湊函數（如 SHA-256）和 橢圓曲線加密（ECC）。

這些技術過去被認為幾乎無法被破解，但量子電腦的出現可能改變這個狀況。傳統的加密技術就像是一把鎖，而量子電腦就像一個能快速試出無數鑰匙的機器。尤其量子電腦特別擅長運行兩種區塊鏈的關鍵演算法：Shor 演算法 和 Grover 演算法。

Shor 演算法：破解私鑰

Shor 演算法可以快速解決 ECC 中的數學難題，例如計算橢圓曲線的離散對數。傳統電腦需要數百萬年才能破解的私鑰，量子電腦可能只需幾分鐘。一旦私鑰被破解，攻擊者就能盜取錢包內的資金，或冒充用戶進行未授權交易。

尤其可能會對使用早期加密技術的比特幣地址（如 P2PK 和重複使用的 P2PKH 地址）構成極大威脅。

Grover 演算法：影響挖礦和交易驗證

而 Grover 演算法能顯著提升破解 SHA-256 雜湊函數的效率，使量子電腦能在「理論上」大幅縮短挖礦過程。比特幣的挖礦依賴於解決 SHA-256 雜湊函數，當量子電腦能快速完成這些計算時，他可能掌控超過 51% 的算力，對整個網路發動攻擊，例如竄改或干預資料記錄。

簡單來說，量子技術可能會讓駭客能夠輕易取得你錢包的權限，或者影響挖礦和交易驗證的過程。打破現在區塊鏈依賴的安全機制，讓原本穩固的系統變得脆弱。

因此，真正該問的問題是：我們離那天還有多遠？

 

---

以目前的技術，量子電腦能破解比特幣嗎？

根據 Google 官方的資訊，Willow 晶片有 105 個量子比特，這看似很多，但從破解加密貨幣私鑰的角度來看，Willow 現階段的能力，還遠遠不足以對加密貨幣構成威脅。

根據 Universal Quantum 在 2022 年提出的研究，要破解比特幣私鑰，需要一台有 1,300 萬個量子比特的超級電腦，並需耗費 1 整天的時間。而目前最先進的量子電腦，包括 Google 的 Willow 和 IBM 的量子計算系統，其量子比特數量僅達幾百個，與所需規模相去甚遠。

同時，Nvidia CEO 黃仁勳也指出，「實用的量子電腦可能還需要 20 年」，顯示出產業尖端人士認為，距離量子計算進入實際應用甚至商業的層面，仍有一段很長的發展期。（此話一出，連帶導致量子相關概念股暴跌）

更何況，量子技術同樣會對更脆弱的傳統金融技術（例如銀行）造成威脅，理論上來說，傳統金融也是更大的、更優先的目標。

 

---

專家預測：量子電腦什麼時候能破解比特幣和其他加密貨幣

大部分的專家認為，量子電腦可能要到 2030 年到 2035 年才會對比特幣的加密技術產生實質威脅。但即使到了那時，比特幣的安全性依然能通過升級抗量子加密技術來保護，例如採用更強的演算法或更新錢包地址。

美國國家標準與技術研究院（NIST）則建議，區塊鏈應在 2035 年之前逐步切換到新的加密系統，來應對量子威脅的進一步發展。不過，比特幣目前使用的加密技術不受某些量子漏洞的影響，因此在短期內仍然安全。以 IBM 的量子電腦為例，他們的技術計劃在 2033 年能達到幾千量子比特的規模，但這與破解比特幣所需的數百萬量子比特還相差甚遠。

不過，量子技術的進步速度不可忽視。從 Google 發表 Willow 晶片後市場的反應，顯示出量子技術從實驗室階段到實際應用的過渡期，可能比預期更短，這也表示加密貨幣開發者應該要及早規劃防範措施，以應對潛在的資安威脅。

 

---

區塊鏈要如何對抗量子電腦？

因此，投資者們應該很好奇，區塊鏈的開發者們針對抗量子技術都做了什麼？

就現階段的共識來說，區塊鏈對抗量子電腦的方式主要是透過升級加密技術，採用抗量子演算法來保護交易安全和用戶資金。當前的應對策略包括導入具有量子抗性的簽名技術，例如 Winternitz 簽名和 SPHINCS+，來抵禦量子電腦對私鑰的攻擊。

 

比特幣的抗量子技術

比特幣之所以是整個對於量子電腦的隱憂討論度最高的，主要是因為早期的一些舊地址存有安全疑慮。像 P2PK 和重複使用的 P2PKH 這些舊地址，在交易時會公開公鑰，而量子電腦如果足夠強大，就能透過 Shor 演算法快速破解這些公鑰，進而推算出私鑰來直接盜取資金。這些問題其實從中本聰還在參與比特幣開發時就被提出過，但因為當時量子電腦還停留在理論階段，所以並未成為迫在眉睫的威脅。

也就是說，如果你有一個比較老舊的比特幣地址，像中本聰當年創建比特幣時用的那種地址，一旦量子電腦能大規模運作，駭客就可能利用它來破解你的私鑰，直接把資金轉走。

根據 Deloitte 的研究，目前約有 75% 的比特幣地址使用了較新的安全技術（例如非重複使用的 P2PKH 地址），能抵禦量子攻擊。然而，剩餘 25% 的比特幣地址，特別是早期使用的地址仍有風險。這些舊地址的用戶如果不及時遷移資金，一旦量子電腦能力達到可行規模，資金可能被大規模盜取。

為了應對量子電腦可能帶來的威脅，比特幣社群提出了多項技術方案： 

・導入 P2QRH 地址：也就是所謂的 QuBit 提案，是比特幣社群針對量子威脅提出的重要解決方案，核心是導入 P2QRH（Pay to Quantum Resistant Hash）地址。這種新型地址採用了抗量子簽名技術，例如 SPHINCS+ 和 FALCON，確保交易過程中公鑰不會暴露，並允許每次交易後自動更新地址，讓駭客難以利用量子電腦破解舊地址的私鑰。

・重新啟用 OP_CAT 指令碼：開發者正在研究重新啟用 OP_CAT 指令碼，以為抗量子技術提供更多工具。這些指令碼雖然可能導致交易大小增加，甚至引發去中心化程度下降的爭議，但在量子威脅成為現實的緊急情況下，這仍然是一項具備實用價值的備選方案。（順帶一提，OP_CAT 概念在先前銘文符文爆發時也引起了不小的關注度。）

・導入零知識證明技術：STARK（Scalable Transparent ARguments of Knowledge） 是另一種抗量子解決方案，允許礦工將抗量子簽名聚合成單一證明，進而減少交易對區塊空間的壓力，不僅能大幅增強比特幣的抗量子能力，還能提升交易隱私性與區塊鏈可擴展性。

目前，雖然量子電腦的威脅等級還不高，但大多數的開發者都認同必須提前為此做準備的，以確保比特幣在量子時代能保持穩定和可靠。正如 Blockstream 執行長 Adam Back 所說，量子準備並非當前的緊急需求，但採取預防措施是正確的選擇。

 

以太坊的抗量子技術

以太坊創辦人 Vitalik Buterin 曾經在一次的技術討論中指出，如果哪天量子電腦已經來到了快要能夠破解當前的加密技術的階段，以太坊有三種理論上從今天開始就能著手建立的應對方式：

・快速硬分叉回滾：若發現大量量子攻擊導致資金被盜，以太坊網路可立即回滾到攻擊前的狀態，並凍結受影響的交易。

・新增抗量子交易類型：透過提案 EIP-7560，以太坊可以新增一種混合 Winternitz 簽名和 STARK（零知識證明）技術的交易類型，確保用戶資金的安全。

・升級驗證程式碼：使用 ERC-4337 帳戶抽象技術，推動智能合約錢包的全面升級，讓交易簽名過程不再顯示用戶的公鑰，進而避免私鑰被量子攻擊破解。

同時，Vitalik Buterin 也強調，尚未使用過的以太坊地址在目前的設計下已具備一定的抗量子能力，因為這些地址的公鑰並未公開。整體而言，以太坊的抗量子策略不僅著眼於當前技術的升級，還預留了面對未來量子威脅時的靈活應對空間。

 

Solana 的抗量子技術

為了應對量子電腦可能帶來的威脅，Solana 開發了一項叫 Winternitz Vault 的技術，用來保護用戶資金的安全。

簡單來說，這項技術會為每筆交易生成一組新的密鑰，並在交易完成後自動更新地址，這就像你每次用信用卡付款後，都換一張新卡片一樣，讓駭客無法在短時間內破解密鑰。這樣即使量子電腦很厲害，也很難對你的錢包下手。

Winternitz Vault 已經是 Solana 錢包中的一個可選功能，用戶需要自己選擇把資金存到這個金庫裡，目前還沒有成為整個網路的標準配置。這項技術的優點是，即使量子電腦利用 Shor 演算法攻擊，他也能降低風險，因為公鑰只會在交易中短暫暴露，駭客幾乎沒有時間破解。

Solana 透過這項技術為用戶提供了一個簡單又安全的選擇，也為其他區塊鏈提供了一個很好的技術參考，讓抗量子技術能更貼近實際應用。

 

由此我們能看見，不管是以太坊或是 Solana，目前其實早已針對一般用戶的擔憂提出預備解決方案。

---

總結：所以加密貨幣投資人需不需要擔心量子電腦？

整體而言，加密貨幣投資人對量子電腦的威脅還不需要過於擔心，因為現有的量子技術離真正威脅到比特幣或其他加密貨幣的安全性，還有很長一段距離。

專家預測，量子電腦至少要到 2030 至 2035 年才能發展到足以破解現有加密技術的水準，而即使如此，不少區塊鏈的社群和開發者都已經提前開始部署抗量子技術，像是比特幣的 P2QRH 地址、以太坊的 EIP-7560 提案，以及 Solana 的 Winternitz Vault。這些升級都能大幅減少量子電腦帶來的風險。只要私鑰無法被取得，你的加密貨幣資產依然非常安全。

因此，儘管量子電腦對加密貨幣的潛在威脅不可忽視，但在短期內，投資人仍可以安心持有資產，同時密切關注相關技術的進展！

 

---

延伸閱讀

加密貨幣錢包是什麼｜運作原理、使用教學

如何備份錢包私鑰助記詞？三種安全備份方式教學

開通身份驗證器救你一命！ 加密貨幣交易所防盜關鍵，2FA 設定教學