Google 展示了其 Willow 處理器將量子計算錯誤減少 40 倍，推進了研究人員認為最終可能挑戰保護比特幣的密碼學的技術。
摘要
- Google 利用其 Willow 處理器上的魔法態培育，將量子計算錯誤減少了約 40 倍。
- Google 的研究人員在真實計算硬體上測試純化量子態時，達到了 99.99% 的邏輯保真度。
- Glassnode 估計有 604 萬 BTC 的公鑰已暴露，佔已開採比特幣的 30.2%。
- Google 早前的研究估計，未來的密碼攻擊可能需要少於 50 萬個物理量子位元。
- Coinbase 於 10 月 13 日發布了比特幣安全建議，解決遷移挑戰和脆弱的遺留代幣問題。
Google 於 2026 年 10 月 15 日宣布了這些結果，此前其研究已發表在科學期刊《Science》上。該實驗使用了一種稱為魔法態培育的技術，在研究人員的測試方法下，產生了具有 99.99% 邏輯保真度（即準確度）的量子態。
這項成就解決了一個限制建立可靠量子計算機努力的技術問題。儘管 Google 的實驗並未破解比特幣的加密，但其發現涉及可能最終幫助未來機器執行攻擊現有密碼系統所需計算的技術。
這項研究緊隨 Google 三月份的評估，該評估指出，在特定的硬體假設下，一台足夠強大的量子計算機可以用少於 50 萬個物理量子位元破解比特幣所使用的橢圓曲線密碼學。
Google 將量子計算錯誤減少了 40 倍
Google 的最新實驗專注於減少用於執行某些高級計算的特殊量子態中的錯誤。這些被稱為魔法態的量子態，提供了普通量子糾錯方法無法自行執行的操作所需的資源。
創建這些狀態一直是量子計算中昂貴的部分之一。根據 Google 研究人員的說法，一些估計表明，產生足夠可靠的魔法態可能消耗量子計算機高達 95% 的容量。
新方法從一個包含錯誤的量子態開始，並對其進行反覆檢查。未通過測試的嘗試被丟棄，留下錯誤率大幅降低的成功嘗試。
使用 Willow 處理器，Google 證明該培育過程與未使用該方法創建的狀態相比，將錯誤減少了約 40 倍。其研究人員報告稱，所得到的 T 態（用於重要的量子計算操作）達到了創紀錄的 99.99% 邏輯保真度。
研究科學家 Emma Rosenfeld 和 Craig Gidney 將這一結果描述為在真實量子硬體上生產這些資源的高效方法的首次實驗演示。
該團隊從 Gidney、Noah Shutty 和 Cody Jones 在 2024 年進行的理論工作中開發了這種方法。將提案轉化為可行的實驗需要對硬體控制和用於測量錯誤的技術進行更改。
在測試過程中，研究人員發現電氣漂移和溫度變化干擾了他們的測量。他們引入了新的控制措施，並開發了一種基準測試方法，使培育過程能夠幫助驗證自身的準確性。
Google 隨後證明，純化態可以在兩種量子糾錯方法之間轉移，這兩種方法分別稱為色彩碼和表面碼。該實驗成功將一個態從距離-3 色彩碼轉移到距離-5 表面碼。
該公司警告，這項技術在能夠支持實用量子電腦之前，仍需在更大規模上進行測試。
Google 的量子進展對比特幣安全意味著什麼
比特幣使用公鑰密碼學來授權交易，並證明資金是由其合法所有者花費的。私鑰保持秘密，而公鑰可用於驗證數位簽章。
一台足夠強大的量子電腦運行 Shor 演算法，理論上可以從暴露的公鑰計算出私鑰。此類攻擊將威脅到由現有橢圓曲線簽章系統保護的資金。
2026 年 3 月，Google 研究人員 估計，未來的機器可以使用少於 50 萬個物理量子位元來破解 256 位元橢圓曲線密碼學。該研究涉及硬體假設和計算，尚未在能夠攻擊比特幣的機器上得到演示。
該估計代表著與早期資源計算相比大約減少了 20 倍。Google 的研究人員開發了優化的量子電路，旨在執行從公鑰恢復私鑰所需的數學運算。
然而，這項工作仍然需要數百萬次量子操作和可靠的糾錯。需要魔法態來支持其中一些操作，這使得 Google 最新的實驗與其早期研究中確定的技術要求相關。
Willow 處理器包含 105 個物理量子位元，遠低於 Google 比特幣安全研究中描述的資源。其最新成就涉及製備和驗證量子態，而非提取加密貨幣私鑰。
正如先前在 Google 加速的量子安全時間表 中所探討的，該公司已敦促組織在有能力機器出現之前為後量子密碼學做好準備。
Google 尚未宣布其培育方法何時能在實際密碼攻擊所需的規模上運作。該公司承認，將實驗擴展到更大系統仍存在技術挑戰。
Glassnode 識別出 604 萬 BTC 的公鑰已暴露
對比特幣的潛在威脅部分取決於攻擊者的目標是否擁有公開可見的密碼學密鑰。
區塊鏈分析公司 Glassnode 在 5 月估計，大約 604 萬 BTC（相當於當時已開採供應量的 30.2%）在未花費交易輸出中處於公鑰暴露狀態。
該研究將暴露的持有量分為兩類。大約 192 萬 BTC 被歸類為結構性暴露，因為其地址格式在設計上就揭示了公鑰。
另外 412 萬 BTC 被認為是操作性暴露，透過地址重用和部分花費等做法造成。在某些交易結構中，花費比特幣會揭示先前隱藏在密碼學雜湊後的公鑰。
這些數字衡量的是 Glassnode 方法論下的暴露情況，而非量子電腦目前可以竊取的代幣。它們並不能確定所有 604 萬 BTC 在相同條件下都會被攻擊者取得。
這些發現已在先前關於 量子計算對區塊鏈安全的風險 的報告中提及，該報告審查了歐洲監管機構的擔憂以及比特幣在潛在脆弱地址中的集中情況。
另一個挑戰涉及那些所有者可能不再擁有移動它們所需私鑰的代幣。研究人員估計，數百萬 BTC 可能留在舊錢包中，因為其所有者失去了訪問權限、放棄了帳戶，或多年未移動持有量。
Quantus 在 6 月的一項研究估計，大約 230 萬 BTC 可能難以或無法使用普通錢包程序進行遷移。
這項研究先前已在關於遺失比特幣與未來量子攻擊的警告中探討過，描述了涉及休眠錢包與早期比特幣持倉的潛在風險。
這些數字仍屬估計值。公開區塊鏈資料無法確切判定某個不活躍錢包的所有者是已失去存取權，還是單純選擇不花用這些幣。
Coinbase 提出保護比特幣免受量子攻擊的步驟
隨著研究人員持續改良量子硬體，加密貨幣公司正在研究比特幣如何過渡到旨在抵抗量子攻擊的簽章系統。
10 月 13 日，Coinbase 發布了針對比特幣長期安全性的建議，包括如何處理已暴露的幣、新的錢包格式，以及替換現有密碼學簽章所面臨的實際挑戰。
該交易所主張，保護比特幣不僅僅是選擇一種抗量子演算法。成功的過渡需要考量交易手續費、有限的區塊空間、錢包相容性、託管系統，以及獨立節點驗證交易的能力。
Coinbase 描述了針對在未來安全升級之前無法移動的幣的幾種可能處理方式。選項包括限制從易受攻擊的地址進行花用，以及可讓合法所有者取回受影響持倉的恢復機制。
該交易所並未將這些可能性視為已達成共識的比特幣政策。涉及休眠幣與潛在限制的決定，需要在比特幣去中心化開發社群中進行討論並獲得接受。
對於活躍錢包，Coinbase 支持允許使用者透過分階段過渡採用抗量子選項。該提案將讓開發者與託管方有時間在現有保護措施變得脆弱之前測試新的簽章系統。
部分比特幣開發者已透過比特幣改進提案提出變更，包括 BIP-360，該提案引入一種擬議的輸出類型，旨在特定情況下減少公鑰暴露。
研究人員警告，遷移大量比特幣交易可能需要數年時間，具體取決於所選的簽章系統、網路容量，以及轉移資金的使用者數量。
另一項 6 月的研究在其假設下預測，若從 2026 年開始遷移，可能在 2029 年至 2031 年間完成。該計算仍屬有條件推估，而比特幣尚未批准全網切換至後量子簽章的最後期限。
Google 的最新研究為量子硬體發展提供了一項新的實驗結果，而 Coinbase 10 月的建議仍開放給比特幣開發者、研究人員、託管方及其他網路參與者討論。
