沙特阿拉伯已正式加入全球量子计算竞赛,其政府控股的能源和化工企业沙特阿美公司(Saudi Aramco)宣布,已在达兰数据中心安装了该国首台量子计算机。这一进展引发了对比特币及其他区块链网络安全性的广泛讨论。
这台由法国中性原子量子计算公司Pasqal制造的200量子比特机器,旨在支持能源建模、材料研究等工业应用。Pasqal表示,这是该公司迄今为止交付的最强大的量子计算系统。
“我们迄今为止最强大的量子计算机的部署具有历史意义,也是中东量子未来发展的一个重要里程碑,”Pasqal首席执行官Loïc Henriet在一份声明中表示。“Pasqal将继续扩展其能力,为行业提供实用的量子计算解决方案。”
沙特阿拉伯此举使其与美国、中国、欧盟、英国、日本、印度和加拿大等国家并肩,这些国家均通过资助国家量子计划来扩大研究基础设施,并培养未来容错量子系统所需的人才。
然而,随着量子计算技术的发展,专家们对潜在的安全威胁提出了警告。如果量子计算机的运算能力足够强大,它们可能泄露私钥或伪造签名,从而允许攻击者窃取资金或破解系统中的隐私机制。
Bolts Technologies创始人Yoon Auh表示,量子计算的快速发展迫使安全界认真对待这一威胁,因为该技术正在“不断飞跃”。
“投入了如此多的精力和资金,取得突破是必然的,”他告诉解密,“没人知道具体时间,但这种威胁已不再是理论上的。虽然目前仍无法攻破ECC或RSA加密,但进展是稳步的。”
Auh补充道,国家投资的动机不仅限于密码分析领域。“量子计算是第一种可能成为不受任何政治体系控制的全球数字武器的技术。”
不过,距离破解比特币所依赖的加密系统,这项研究还有很长的路要走。研究科学家伊恩·麦考马克指出,从实际角度来看,200量子比特系统仍然很小,因为当前的量子计算机受到噪声和短相干时间的限制,这极大地限制了它们可以运行的操作数量。
“假设量子比特质量很高,200个量子比特足以进行一些有趣的实验和演示,但这远远不足以进行像运行Shor算法那样的纠错计算,”他表示,这里指的是一种用于查找整数质因数的量子算法。
今年9月,加州理工学院的研究人员展示了一个具有6,000个量子比特的中性原子系统。然而,即使是这种规模的机器,也主要用于研究、模拟和算法开发,而不是用于攻击密码学。
“你需要的是远超操作持续时间的超长相干时间,”加州理工学院研究生埃利·巴塔耶告诉解密,“如果你的操作耗时一微秒,并且你有一秒的相干时间,这意味着你可以执行大约一百万次操作。”
研究人员表示,要威胁现代密码学,需要数千个纠错逻辑量子比特,这相当于数百万个物理量子比特。
尽管Pasqal系统的推出并未直接改变当前区块链的安全性,但它重新引发了人们对“长期风险”的关注,即所谓的“Q日”。当量子计算机强大到足以从公钥导出私钥并伪造数字签名时,现有的加密技术将面临被淘汰的风险。
令人担忧的是,这种能力不仅会破坏比特币使用的加密技术,还会危及支撑全球经济的许多安全系统。
“量子计算机能够做到的,也是与比特币相关的,就是伪造比特币目前使用的数字签名,”安德森·霍洛维茨基金的研究合伙人、乔治城大学副教授贾斯汀·泰勒告诉记者。解密“拥有量子计算机的人可以未经你授权就发起交易,将你账户里的所有比特币都取走。这才是真正令人担忧的地方。”
目前的早期处理器,包括200量子比特的Pasqal机器和谷歌的105量子比特Sycamore芯片,仍远低于此类攻击所需的阈值。
“量子计算有相当大的概率(超过5%)会对比特币和其他加密货币构成重大甚至生死攸关的长期风险,”密歇根大学计算机科学与工程教授克里斯托弗·佩克特告诉记者。解密“但在未来几年内,这并不是真正的风险;量子计算技术距离威胁现代密码学还有很长的路要走。”