研究表明，破解比特币需要3亿个量子比特

光子盒研究院出品

近年来，很多人都在担忧量子计算破解当前加密系统的风险，目前采用256位椭圆曲线加密(ECC)的比特币网络也暴露在风险中，那么多少个量子比特才能破解比特币呢？英国和荷兰的研究人员在1月25日发表的AVS Quantum Science论文[1]表明，在1小时内破解比特币加密需要一台拥有3.17亿个量子比特的机器。即使在一天内破解加密，这个数字也只下降到1300万个量子比特。

在本文中，研究人员首先探讨了模拟FeMo-co分子的问题，FeMo-co分子是固氮酶的核心组成部分。固氮酶负责将大气中的氮转化为氨，氨是化肥的主要原料。但传统的哈伯-博世工艺能耗极高，因此科学家正在寻找更好的工艺。解决这个问题的关键是了解FeMo-co的结构，但FeMo-co是一种复杂的分子，位于酶的核心，经典计算机难以建模。

研究人员采用了两种并行化方法来模拟FeMo-Co催化剂：表面码(Surface Codes)和AutoCCZ factories。研究发现，AutoCCZ factories在资源估计方面表现更好。一个代码循环时间(code cycle time)为1μs的超导设备需要750万个量子比特才能在10天内模拟出FeMo-co，而一个235μs代码循环时间的俘获离子设备需要2450天。

然后，研究人员将这种方法应用于破解256位椭圆曲线密码(ECC)(保护比特币网络中的公钥)所需的逻辑资源估计。他们使用了最新算法开发的逻辑资源需求，通过以下方式比以前的技术水平提高了约2个数量级。

有一个很小的时间窗口，大约10–60分钟，在这个时间窗口中，公钥是可用的，并且在交易启动后易受攻击。他们将1小时内破解加密所需的物理量子比特数量量化为代码循环时间和基本物理错误率的函数。

使用表面码，代码循环时间=1μs、反应时间=10μs、物理门错误率=10^-3，需要大约3.17亿个物理量子比特才能在1小时内破解加密。此外，要在一天内破解加密，需要1300万个物理量子比特。如果基础物理错误率是更乐观的10^-4，在1小时内破解加密需要3300万个物理量子比特。这种巨大的物理量子比特需求意味着比特币网络将在多年内(可能超过10年)免受量子计算攻击。

破解比特币256椭圆曲线加密所需的物理量子比特数量，最大运行时间是固定的。量子比特数量是代码循环时间和基本物理错误率的函数。

论文链接：

[1]https://avs.scitation.org/doi/full/10.1116/5.0073075

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