比特币等加密货币最近赚足了眼球，因为它们提供了一种替代传统货币体系的方法。比特币交易本质上是在区块链上公开存储的一系列谜题。用于保护比特币的难题非常复杂，目前的计算机技术还不足以破解它们。但量子计算机可能会在未来几十年内做到。

比特币的加密原理

假设Alice是比特币的目标接收人。 她必须首先创造一个独特且极其困难的谜题，只能通过她保留给自己的秘密提示（称为私钥）才能轻松解决。 而且，必须容易验证解题答案是否正确。 这是使用另一个提示（称为公钥）完成的。之后，Alice将这个谜题发送给任何想要向她发送比特币的人。

如果Bob想要将比特币发送给Alice，他将向网络提交一个包含两个成分的交易：Alice的谜题和解锁前一交易中发送给Bob的谜题的解题答案。 他还将公开用于验证答案的公钥。 如果解决方案由网络的不同参与者验证，他们将认为Bob确实被授权发送比特币并将交易接受到区块链中。 Alice现在可以通过揭示她的谜题的答案来获取这笔钱。

没有私钥能发送比特币吗？

事实上，任何能够在没有提示的情况下破解区块链上难题的人都可以对存储在那里的加密货币进行操作。因此，目标接收者间的唯一区别特征是他们可以比其他人更有效地解决这些难题，这要归功于他们所知道的私钥提示。

比特币的大多数谜题都采用了签名的形式。也就是说，比特币交易是使用基于被数学家称为椭圆曲线的算法进行电子签名的。这个想法是，除非持有密钥，否则创建这样的签名对于任何计算机来说都是非常困难的，并且签名可以使用公钥轻松验证。

然而，虽然当前的计算机确实无法伪造这些签名，但量子计算机可以非常有效地破解这些签名。这是可能的，因为量子计算机不限于处理数字信息，而是使用量子逻辑进行通用计算。

研究人员仍在试图找出量子计算机在解决哪些方面的问题时更加擅长。但我们确实知道，当前的密码学中存在的两个问题恰好是未来量子计算机可能能够非常有效地解决的问题：椭圆曲线以及找到一个数的质数因子。

具体来说，可以使用Shor算法的变体来破解椭圆曲线密码。该算法能够有效地根据公钥计算出私钥，因此一旦公钥被公开出来就能够快速创建签名。今天的计算机无法做到这一点。事实上，我们相信只有量子计算机才能执行此类计算。

如何用量子计算机窃取比特币？

比特币的当前机制意味着只有在向网络提交交易时才公开公钥。因此，量子计算机有一个非常短的机会窗口，根据公钥计算出私钥并创造另一种签名交易，从而将钱转走。我们可以认为这种攻击类似于在客户进入银行存钱之前实施抢劫。

更糟糕的是，对于许多比特币交易来说，公钥实际上是已知的并存储在区块链中。这消除了上述攻击的时间限制，并允许偷盗者在持币者没有提交交易的情况下窃取资金。这影响了大约三分之一的比特币市场资本，价值数百亿美元。这更像是传统的银行抢劫案，小偷不必等待顾客进行交易。

很难预测量子计算机何时会足够强大而且足够快以执行这些攻击，但可以假设我们至少在接下来的十年中是安全的。

我们可以让比特币安全吗？

重要的是，研究人员能够找到可以抵抗量子计算机攻击的椭圆曲线密码学的替代方案。

尽管尚未出现任何标准，但目前已经有人在开发将量子计算机的威胁考虑在内的替代加密货币。因此，即使比特币可能最终屈服于量子计算机，区块链和加密货币肯定会继续存在。