導讀摘要：新聞頭條總說量子電腦將徹底摧毀比特幣。但事實是：比特幣安全性中只有一個特定環節容易受到威脅，而 Blockstream 的工程師已著手進行修復。
一、 什麼是量子電腦？
你的筆記型電腦是用「位元」（Bit）來運算的：每個位元都是極小的開關，狀態非 0 即 1。從載入網頁到驗證比特幣交易，電腦執行的每一步計算，本質上都是在以極快速度切換數十億個開關。
量子電腦則是以「量子位元」（Qubit）來思考。一般的位元不是 0 就是 1，但量子位元可以處於兩者的疊加態，只有在測量時才會塌縮成單一數值。將多個量子位元結合在一起時，可能存在的狀態數量會隨著量子位元數呈指數級增長。量子硬體的數學原理讓它能夠同時對所有狀態進行計算，這是傳統電腦完全無法企及的。
比喻：走迷宮
- 傳統電腦：一次只能試一條路，直到找到出口為止。
- 量子電腦：能夠同時探索多條路徑。
針對某些特定類型的數學問題，這意味著量子電腦能以極少的步驟得出答案。然而，這種優勢並非萬能；量子電腦只在狹義的特定數學問題上表現優異，並非擅長所有運算。
量子電腦並不是單純「速度更快的電腦」。它們不會讓你的網頁瀏覽更快、影片播放更順暢或文件載入更迅速。它們是一種高度特化的工具，而它們最擅長解決的問題之一，恰好與比特幣保護私鑰的數學機制直接相關。
二、 比特幣如何保護你的資產？
比特幣主要使用兩類數學機制來保護你的資金：
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第一類：證明所有權（簽名機制）
當你發送比特幣時，必須使用一把秘密金鑰（私鑰）對交易進行簽名，以證明該筆資金屬於你。網路節點會使用與之對應的公鑰來驗證簽名。這套系統建立在一個核心假設之上：沒有人能從公鑰推導出私鑰。現今的電腦完全做不到這一點——即便算上整個宇宙的年齡也算不出來！ -
第二類：保障挖礦安全（雜湊機制）
比特幣礦工每秒進行數兆次猜測，競爭尋找特定的雜湊（Hash）輸出值。這維持了整個網路的運作，並防止任何人竄改歷史交易紀錄。
量子電腦直接威脅的是第一類機制（簽名所有權）；對第二類機制（挖礦）的影響則遠得多，且主要關乎去中心化程度，而非整體網路的完整性。
三、 量子電腦能破解比特幣嗎？
如果量子電腦運行特定演算法（即「秀爾演算法」，Shor's algorithm），就能從公鑰反向推導出私鑰。一旦取得私鑰，攻擊者就能盜取該地址內的比特幣。
這就像一把鎖：現今的電腦在任何有意義的時間內都無法撬開它，但一台運算力足夠強大的量子電腦卻能做到。
至於挖礦端，使用的則是不同的數學機制（SHA-256 雜湊演算法）。格羅弗演算法（Grover's algorithm）可以為量子電腦提供平方級的雜湊加速，這會給大型量子礦工帶來相較於小型礦工的數學優勢。這屬於挖礦去中心化範疇的隱憂，並不會影響比特幣確認交易的能力。在實務上，這項風險比破解簽名更加遙遠：它所需的量子硬體規模遠大於攻擊 secp256k1 簽名所需的規模，且格羅弗演算法不易高度平行化，從而限制了理論優勢轉化為實際效能的程度。
四、 量子威脅距離比特幣還有多遠？
量子硬體的發展十分迅速，但具體進展取決於評估標準：
- IBM 的 Condor 晶片在 2023 年達到了 1,121 個量子位元。
- Google 的 Willow 晶片在 2024 年 12 月雖然只有 105 個量子位元，但達成了更重要的里程碑：首次實現「閾值以下（below threshold）」量子錯誤糾正。
- 加州理工學院團隊展示了 6,100 個量子位元的中性原子陣列。然而，純粹的量子位元數量並不能直接等同於有效運算能力。
破解比特幣簽名所需的算力，遠超目前所有硬體能力。不過研究顯示所需門檻正在下降：
| 研究來源 / 時間 | 破解 256 位元金鑰估算需求 |
|---|---|
| 2022 年（薩塞克斯大學） | 約 1,300 萬 個實體量子位元（1小時內） |
| 2026 年 3 月（Google Quantum AI） | 少於 50 萬 個實體量子位元（降低約 20 倍） |
| 最激進估計（未證實架構） | 少於 1 萬 個實體量子位元 |
專家共識普遍認為，足以破解密碼學的量子電腦大約在 10 到 20 年後 出現。全球風險研究院（GRI）的調查顯示未來 10 年內出現具威脅能力的量子電腦機率為 28% 至 49%；Blockstream 執行長 Adam Back 則預估需要 20 到 40 年。
為什麼現在就要準備？
比特幣升級需要耗時數年。Taproot 升級耗時約 3.5 年，而後量子遷移更為漫長，因為所有持幣者都需要將幣轉移至新地址。開始準備的時間是現在，而不是等威脅真正降臨。
五、 時鐘已經開始滴答作響：「先收集，後破解」
量子攻擊者並不需要等量子硬體完全成熟才去尋找目標。只要公鑰在區塊鏈上處於可見狀態——例如早期的 P2PK 輸出、任何發送過交易的地址支出腳本，或是已存入資金的 Taproot（P2TR）輸出——這些公鑰就已被永久記錄在鏈上，一旦未來硬體算力達標，隨時可能遭到攻擊。
攻擊者不需要解密任何資料，因為比特幣的共識資料本就沒有加密。資安界將這種模式稱為「現在收集，日後解密」（Harvest now, decrypt later）。資料收集可能現在就已經在進行，而竊取則會在未來硬體就緒時發生。
六、 比特幣具備抗量子能力嗎？哪些資產面臨風險？
⚠️ 面臨風險（At Risk）— 約佔流通量 30%（約 600 萬 BTC）
凡是公鑰已經在鏈上完全暴露的地址：
- 2009–2010 年的早期 P2PK 地址（包含據傳屬於中本聰的約 100 萬枚比特幣）。
- 任何曾經發送過交易的地址（花費資金時公鑰會在腳本中公開）。
- Taproot（P2TR）地址（收款時即會暴露公鑰版本）。
- 處於記憶體池（Mempool）中等待確認的交易。
🔒 暫時隱藏（Hidden for now）— 約佔流通量 65%
傳統地址格式（如 P2PKH、P2SH、P2WPKH、P2WSH）使用雜湊封裝了公鑰。只要該地址「只收過幣、從未發送過交易」，公鑰就仍處於隱藏狀態。但只要你第一次轉出資金，公鑰就會在 Mempool 中暴露。
完全安全（Safe）
工作量證明（挖礦 PoW）、地址推導、區塊 Merkle Tree 等皆基於 SHA-256 雜湊演算法，量子演算法無法有效破解。
中本聰的幣要如何處理？
七、 解決方案並非最難，難在全網升級
NIST（美國標準局）已於 2024 年 8 月敲定後量子密碼學標準。數學方案已經準備好了，真正的挑戰在於工程落地與網路遷移：
- 簽名體積大幅增加： NIST 標準後量子簽名大小達 3,700 位元組，比起比特幣現有 Schnorr 簽名的 64 位元組膨脹了近 58 倍，會大幅降低區塊容量並推高手續費。
- 持幣者必須主動轉移： 協議升級並不能自動保護舊地址，所有用戶都必須主動將資金轉移至抗量子地址，全網遷移需耗時數年。
- BIP 360 的支持者指出，即使在最樂觀的假設下，全面遷移也需要數年時間。而這只有在社區就計劃達成一致後才會開始計時，目前尚無此類計劃。
八、 Blockstream 目前正在打造什麼？
- Liquid 作為測試場： 在 Liquid 側鏈上藉由 Simplicity 智慧合約，可以在數週內快速測試後量子保護，無須等待比特幣主網漫長的軟分叉。
- SHRINCS（精簡後量子簽名）： 2026 年 3 月已在 Liquid 主網成功完成 5 筆真實交易測試。簽名大小僅 324 位元組（比 NIST 標準小 7 倍），且完全依賴比特幣既有的 SHA-256 雜湊，無需引入未經考驗的新密碼學假設。
- SHRIMPS（硬體錢包輪換機制）： 專為硬體錢包損壞、替換新機設計的簽名方案，支援多達 1,024 台設備獨立簽名，大小僅 2.5 KB。
- OP_SHRINCSVERIFY 與 BIP 360： 探索在比特幣腳本中加入抗量子驗證操作碼，配合 BIP 360 消除 Taproot 的量子暴露問題。通往比特幣主網的路徑 :Blockstream Research 正在探索 OP_SHRINCSVERIFY 的原理，這是一個建議的操作碼概念，旨在將基於雜湊的後量子簽章驗證直接引入 Bitcoin Script。這項工作仍處於開放性問題階段，尚未形成最終的 BIP（比特幣整合方案）。如果未來版本被提出並採納，持有者就可以逐個地址地使用抗量子簽名來保護他們的比特幣，而無需等待整個網路遷移。這種方法是對 BIP 360（支付給默克爾根）的補充，後者消除了 Taproot 易受量子攻擊的金鑰花費路徑。 BIP 360 提供位址結構。 OP_SHRINCSVERIFY 提供簽章驗證。不同的方法協同工作。驗證場模式：Liquid 作為一個即時金融網絡運行，總鎖定價值達數十億美元。在 Liquid 上部署新的密碼學技術可以產生比特幣共識流程所需的生產證據。 OP_CAT 已在 Liquid 上運行，並有一個具體的提案（BIP 347）旨在將其納入比特幣。後量子密碼學遵循同樣的路徑：在 Liquid 上構建，證明其在真實的經濟條件下有效，然後讓這些生產數據為任何未來的比特幣提案提供參考。
一般用戶今天可以做什麼？
- 使用現代錢包： 確保錢包具備標準地址派生與保護機制。
- 切勿重複使用地址（No Address Reuse）： 每次收款都使用全新地址，避免公鑰提前在鏈上曝光。
- 將資金移出舊的暴露地址： 若舊地址曾發送過交易，請將餘額轉移至全新的原生隔離見證（Native SegWit）等新地址。
- 關注後續提案： 持續追蹤 BIP 360 與後量子簽名技術的發展進度。
比特幣面臨的量子威脅真實存在、具體明確，而且比新聞報導所暗示的要遠得多。但比特幣的升級時間表也是以年為單位計算的，破解其加密所需的資源預估正在迅速下降。準備時間依然存在，但正在迅速減少。
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