Google 發表最新 Willow 量子晶片，比特幣錢包私鑰可能被破解？

Google 在今（10）日凌晨 發表 名為「Willow」的新量子晶片，號稱突破了量子電腦的界限，能用 5 分鐘解決傳統超級電腦需 10,000,000,000,000,000,000,000,000 年解決的問題，但這引發加密貨幣圈短暫的恐慌，怕比特幣錢包私鑰會被輕易暴力破解，但這真的有可能嗎？

量子晶片歷史性技術突破

Google 在量子算力這項技術突破引起了廣泛關注，因為不單算力上達到另一個層級，在「量子糾錯」能力上突破了一個里程碑，是自 1995 年 Peter Shor 提出量子糾錯概念以來一直未能攻克的難題，這次成果也是首次超導量子系統上即時糾錯的成功案例。

總括而言，Google Willow 的特點如下：

運算能力：Willow 晶片聲稱能夠在 5 分鐘內解決一個傳統超級電腦需要 10 瀾年（即 10 的 25 次方年）才能完成的複雜運算問題，這項性能展示了量子計算的潛在優勢，尤其是在處理極其複雜的數學問題時。

量子位元（Qubit）：此晶片由 105 個量子位元構成，量子位元是量子電腦的基本建構模組，儘管量子位元具有極快的運算速度，但它們也容易受到外部幹擾而出錯，因此量子糾錯技術的開發至關重要。

降低錯誤率：Google 在最新研究中提出了一種新方法，能夠將 Willow 晶片上的量子位元串聯起來，從而降低錯誤率並實現即時糾錯，這項進展被視為實現實用化量子電腦的重要一步，這亦是其他量子晶片的瓶頸所在。

Meet Willow, our newest quantum chip. In under 5 minutes, it's able to perform a benchmark computation that would take one of today’s fastest supercomputers 10 septillion years. (That's greater than the age of the universe!) Learn more ↓ https://t.co/6UnDvVt7v2

— Google (@Google) December 9, 2024

比特幣私鑰與其安全性基礎

比特幣的安全基石在於公私鑰體系，其核心為橢圓曲線數位簽章演算法（ECDSA）。在這種加密機制中，每個錢包擁有一組私鑰與對應的公鑰，利用私鑰可以對交易進行簽名並證明該交易的正當性，而公鑰則可由私鑰透過橢圓曲線運算獲得。但若僅有公鑰而無私鑰，要從公鑰逆向推回私鑰在計算上被認為是「不可行」的，因為這屬於橢圓曲線離散對數問題（Elliptic Curve Discrete Logarithm Problem），以現今經典電腦的運算能力來看，需要的時間長度極其龐大。

比特幣私鑰的安全性仰賴該離散對數問題對經典電腦的「計算困難性」（Computational Hardness）。到目前為止，利用最新的超級電腦也無法在合理的時間範圍內逆推出私鑰，這是比特幣安全的基礎之一。

比特幣社群應對量子攻擊策略

比特幣的開發者社群並非束手就擒，一旦量子威脅變得更加逼近，比特幣網路有能力透過軟體更新切換至後量子密碼學（Post-Quantum Cryptography）算法，如基於格（Lattice-Based）、代數碼（Code-Based）、超橢圓曲線（Hyperelliptic Curves）或多變數方程的方案等，這些算法設計的初衷便是為了抵擋量子電腦的攻擊。

而以太坊創辦人 Vitalik 早前有 解答 過「假設量子計算機明天就能實現、且不法分子已通過某種方式獲取了它的訪問權限，並想要利用它來竊取用戶資金，我們該怎麼辦？」這個問題，他提出通過一個相對簡單的恢復性分叉（recovery fork）來暫時性解決這個問題，意思就是將大規模攻擊發生之後的所有區塊回滾來恢復用戶資金。

而目前諸如 Winternitz 簽名、 STARKs 等抗量子（quantum-resistant）技術的開發正是為了防止這種情況的發生，一旦帳戶抽象準備就緒，任何用戶都可以隨機切換至具備量子抗性的簽名方案。

錢包改用「24 字詞種子」有用嗎？

24 字詞種子（seed phrase）與 12 字詞種子的安全性差異，主要體現在熵值（entropy）及對暴力破解（brute force）的抵抗能力上。根據 BIP39 標準：

• 12 字詞種子對應約 128 位元的安全強度
• 24 字詞種子對應約 256 位元的安全強度

256 位元的安全強度遠高於 128 位元，意味著使用 24 字詞種子在理論上能提供比 12 字詞種子更強韌的安全保障。如果有人企圖暴力破解種子，即便有極其強大的運算能力，嘗試的可能組合數量依舊龐大到難以計算，所以轉用 24 字詞種子錢包雖感覺上是消極抵抗，但也有一定用處。

量子電腦未來應用前景

雖然目前 Willow 所解決的問題尚無直接商業應用，但 Google 設想未來的量子電腦能夠在醫學、化學、電池技術及人工智慧等領域解決傳統計算無法觸及的複雜問題。其中 OpenAI 創辦人 Sam Altman 也有關注 Willow 並 讚賞 其研究成果。

儘管 Willow 展現了顯著的效能提升，專家指出，要實現廣泛應用仍需數年時間和巨額投資， Google Quantum AI 實驗室負責人 Hartmut Neven 表示，真正能應用於商業領域的量子電腦可能要到本世紀末才能問世。