量子計算會威脅比特幣安全嗎？（上）

量子計算會威脅比特幣安全嗎？（上）

      ——穀歌白皮書披露了什麽新數據？

文｜徐令予

最近，一篇來自 Google Quantum AI 的白皮書引發廣泛關注。有些媒體將其核心論點提煉為一句話：“量子計算機已經接近破解比特幣。”但這顯然誤讀了穀歌的白皮書。更為精準的比喻應該是，這篇白皮書並不是宣布造出了一顆原子彈，而隻是在重新分析和計算後發現：造原子彈所需的鈾，可能比以前設想的要少很多。

關於製造原子彈所需濃縮鈾-235（U-235）臨界質量的科學估算，從根本上重塑了原子彈試驗的曆史進程：它導致德國的核計劃陷入停滯，卻加速了美國的研發步伐。

以維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）為首的德國科學家錯誤地高估了所需的U-235用量，將其估算在13噸（13,000千克）左右，從而斷定製造原子彈是不可能的任務。由於認定製造原子彈遙不可及，加之缺乏行之有效的鈾濃縮技術，納粹政府於1942年決定將核計劃的規模大幅縮減，僅保留小規模的理論研究工作。這一決定直接導致德國境內從未開展過任何實質性的原子彈試驗。

相比之下，美國科學家則確定濃縮鈾的實際需求量不到100磅（即不足50千克），這使得製造原子彈成為一項現實可行——盡管依然充滿挑戰——的宏偉工程。在理論估算的正確指導下，美國不惜一切代價開展了一項瘋狂的工業計劃，旨在生產60至100千克的濃縮鈾-235，從而製造出了可以投入實戰的致命性核武器。

曆史經驗表明，對製造原子彈所需鈾的準確估算，確實對其最終成功起到了關鍵作用；但同樣必須看到，這與原子彈真正被製造並成功爆炸，畢竟不是同一回事。認清這兩者之間的關聯與差別，正是理解 Google 今日這份白皮書關鍵。

一、白皮書改變的是“理論門檻”，而不是現實能力

白皮書的核心，是對橢圓曲線離散對數問題（ECDLP）的量子攻擊資源進行重新估算。作者構造了一套新的量子“邏輯電路”，並給出結果：在理想條件下，破解所需資源約為1200個邏輯量子比特，以及7000萬至9000萬個Toffoli門。相較此前研究，攻擊的成本下降了一個數量級。

這當然是一個值得重視的進展。但它回答的，隻是一個理論問題：如果未來存在一台理想的容錯量子計算機，那麽攻擊所需資源，可能比我們過去認為的更低。換句話說，它討論的是：

• 需要多少資源
• 如何組織計算
• 理論門檻是否下降

而不是：

• 機器是否已經存在
• 攻擊是否已經可行

該白皮書改變的，是“需要多少鈾”；而不是“原子彈已經造出來了”。白皮書中所謂“構造了邏輯電路”，本質上隻是將算法寫成量子門操作序列的設計圖。它更接近芯片的電路圖，而不是已經製造完成的芯片。這一點，看似技術細節，卻是整個問題的分界線。

從這個角度看，這篇白皮書的意義在於，它可能在修正過去對量子攻擊難度的某種高估。但問題在於，它仍然停留在“設計圖”的層麵。

二、從理論到現實的三道關卡

即使接受白皮書的全部計算結果，其結論仍然需要經過至少三重檢驗。

首先，估算本身未必一定正確。量子電路的構造與優化路徑存在多種可能，不同方案之間的資源開銷可以相差幾個數量級。因此，“1200個邏輯量子比特”更應被理解為一種特定設計下的推測，而不是已經被嚴格證明的科學結論，這與當年試製原子彈時對鈾的需求估算完全不在一個檔次上。

其次，這些估算依賴一組理想條件。穩定而高效的量子糾錯、持續的資源供給、高度並行的執行能力，這些條件在邏輯層麵可以成立，但在現實工程中是否能夠同時滿足，是完全不同的問題。知道了需要多少鈾，並不意味著我們已經具備提煉、純化並穩定控製這些鈾的能力。

再次，工程實現本身仍然極其困難。一個邏輯量子比特通常需要成千上萬個物理量子比特支撐，這意味著論文中的“1200個邏輯比特”，在現實中很可能對應數百萬量級的物理係統。而今天最先進的量子計算設備，仍停留在數百到數千物理比特的規模。更重要的是，還必須實現長時間穩定運行、數千萬級操作不中斷，以及整個係統的精密協調。這些問題，正是當前量子工程最不確定的部分。

換句話說，這裏至少有三道關卡：

• 估算是否可靠
• 條件是否成立
• 工程是否可行

任何一道未過，都意味著距離量子計算機破解密碼的現實能力仍然非常遙遠。

三、“分鍾級攻擊”：理想推演而非現實能力

白皮書中提到的“分鍾級攻擊”，正是建立在上述理想條件之上的推測。假設物理錯誤率為 10?³且具備平麵連接架構的超導量子計算平台上，上述電路僅需不到 50 萬個物理量子比特，便可在數分鍾內攻破 256 位橢圓曲線離散對數公鑰密碼。這類“快時鍾”型量子計算機將能夠針對某些加密貨幣的公共內存池交易發起“即時花費”（on-spend）攻擊。但這不是實驗結果，而是在一台尚不存在的理想機器上的推演。隻要其中任一前提無法滿足，計算時間便會迅速上升，甚至使攻擊不可行。

如果把視角再拉遠一步，還會看到一個更直接的現實：Shor's algorithm 提出至今已有三十年，但在實驗層麵，人類能夠分解的整數仍停留在極小規模，例如35=5×7。這並不意味著算法無效，而是說明，從理論可行邁向工程可行，是一條極其漫長的路徑。

結語

因此，這篇白皮書真正改變的，是我們對“理論難度”的認識，而不是現實世界中的能力邊界。它縮短的是紙麵上的距離，而不是工程上的距離。

回到最初的比喻，我們或許重新估算了“需要多少鈾”，但距離真正造出原子彈，仍有極其漫長的路要走。在這樣的技術問題上，冷靜或許比驚訝更為重要。

徐令予 作於美國南加州 （2026年5月）