以太坊基金會、Theta Labs 與 StarkWare 等研究團隊透過 ECDSA.Fail 開放挑戰,將 Shor’s algorithm 核心步驟的資源預估從 Google 三月的 30 億縮減到 15 億以下。主筆指出,攻擊尚未迫在眉睫,但量子抗性升級需要數年且無法回溯,現在就要啟動。
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比特幣與以太坊面臨的量子攻擊威脅,比先前預估的更近了一步。一組由以太坊基金會、Theta Labs、StarkWare 等機構研究員組成的團隊,透過最佳化 Shor’s algorithm 中的關鍵計算步驟,將攻擊所需的資源預估砍掉超過 50%,打破 Google Quantum AI 今年三月設下的基準。
這項研究透過 CoinDesk 取得的論文 披露,核心成果是一套量子電路設計,能在更小的機器上完成 Shor’s algorithm 所需的 elliptic curve point addition 計算。
1,151 個邏輯量子位元就能做的事
論文描述的電路使用 1,151 個邏輯量子位元(logical qubits)與約 130 萬個 Toffoli gate。可以把這兩組數字理解為「機器大小」與「工作負荷」:量子位元越少代表需要的機器越小,gate 越少代表那臺機器要做的工作越少。
研究團隊把這兩項指標綜合成一個「分數」,新電路的分數約為 15 億,低於 Google Quantum AI 今年三月公布的 30 億分數。論文也提醒,兩種設計的計帳規則不完全一樣,直接比對有侷限性,但差距仍然顯著。
第二個版本更貼近 Shor’s algorithm 實際運作方式,分數約 19.6 億,依然低於 Google 的數字。
ECDSA.Fail:100 多人加 AI 代理人,8 週打爆 400 次
這組成果來自 Eigen Labs 發起的 ECDSA.Fail 開放挑戰,一個讓全球研究人員競相最佳化 Shor’s algorithm 核心步驟的眾包賽。超過 100 名參與者在約 8 週內產出 400 多筆有效提交,每一次成功的改進都會成為下一輪的起點。
AI 編碼代理人在這個過程中扮演了重要角色:大量負責實作、反覆測試與細部最佳化。研究人員則集中在選擇研究方向與設計層級的改動。論文沒有試圖精確區分人類與 AI 各貢獻了多少,但這種「人類定策略、AI 跑迭代」的模式,正是當前科研的新常態。
更值得注意的是,論文的主要成果以七月作為 cutoff。此後還有進一步的最佳化,一個後續設計把分數降到約 12.6 億,另一個方案更把機器需求壓到 813 個邏輯量子位元,當然代價是計算量大幅增加。
為什麼「不緊急」卻又「很急」?
Theta Labs 共同創辦人暨 CTO、論文主筆 Jieyi Long 對 CoinDesk 說了一句很關鍵的話:「None of this is urgent because an attack is imminent. It is urgent because the remedy takes years and cannot be applied retroactively.」
換成白話文是,今天沒有任何量子電腦能對比特幣或以太坊發動實際攻擊,所以「不緊急」;但一旦攻擊真的來臨,修復來不及,升級需要數年時間,且無法回溯保護已經使用過公開金鑰的地址,所以「很急」。
這組研究沒有最佳化完整的攻擊流程,只涵蓋了其中一個主要計算步驟。物理層的錯誤校正、完整的 Shor 演算法流程、以及在真實量子硬體上執行的成本都沒有算進去。目前市面上沒有任何機器能用這項成果攻破比特幣或以太坊。
美國在量子硬體上砸錢
軟體最佳化在往前推的同時,硬體也在加速。美國商務部本週剛完成三筆 CHIPS Act 補助,分別給 Rigetti、D-Wave 與 Quantinuum,每筆最高 1 億美元,並取得少數股權。這些資金直接指向打造更大規模容錯量子電腦,那才是真正能執行 Shor’s algorithm 的硬體。
這代表量子威脅有兩條路徑在同時逼近:一是硬體規模變大,二是軟體最佳化讓同樣的硬體能做的事更多。研究團隊這次證明瞭第二條路徑的速度比預期中快,不需要等新機器,現有路線圖上的硬體搭配最佳化後的電路,就能比三年前預估的更早到達攻擊門檻。
比特幣與以太坊現在在做什麼?
比特幣與以太坊都使用 secp256k1 橢圓曲線密碼學,正是這項研究鎖定的目標。Shor’s algorithm 一旦能在足夠規模的量子電腦上執行,就能從公開金鑰推匯出對應的私鑰,進而偽造交易。
比特幣目前有一個天然緩衝:未使用過(未傳送過交易)的地址,其公開金鑰尚未暴露在鏈上。只有地址傳送過交易、公開金鑰出現在鏈上時,才面臨量子攻擊風險。但這緩衝不適用所有錢包,特別是交易所熱錢包、長期活躍地址與早期巨鯨。
以太坊方面,2027 年 Hegotá 升級已經列入量子抗性議題,但具體方案仍在討論中。升級涉及共識層與帳戶模型的改動,時間表與技術難度都高。
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