量子计算，一种基于量子物理学的计算方式，与经典计算机有着显著的不同。传统计算机依赖位（0或1）进行操作，而量子计算机则运用量子位（qubit）。这些量子位能够以叠加态存在，即同时代表0和1的多种组合，每个组合都有其相应的概率。例如，一个量子位可能有80%的概率是0，20%的概率是1；或是60%的概率是0，40%的概率是1，以此类推。
量子计算的理念最早由物理学家保罗·本尼奥夫（Paul Benioff）在1980年代提出。不久后，理论物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）和数学家尤里·马宁（Yuri Manin）首次提出，量子计算机有能力解决经典计算机无法解决的问题。确实，1990年代，数学家彼得·肖尔（Peter Shor）开发了一种算法，即“肖尔算法”，如果量子计算机足够强大，就能使用该算法破坏公钥密码术。
经过数十年的研究，2019年10月，谷歌宣布实现了“量子霸权”。这实际上意味着量子计算机解决了传统计算机无法解决的问题。更具体地说，它能在200秒内解决的问题，即使是全球最强大的经典超级计算机也需要10,000年才能解决。
尽管这是一个重大的突破，但量子计算机似乎离运行肖尔算法还有很长的路要走。一方面，目前的量子计算机还不够强大，而且扩展该技术的难易程度尚不清楚。此外，要真正发挥作用，量子计算机依赖于一种称为“纠错”的技术解决方案，这仍然是一个挑战。
预测该技术的未来发展充满不确定性，但可以运行肖尔算法的量子计算机可能需要数年甚至数十年的时间，甚至可能根本不可能实现。
量子优势对比特币构成威胁吗？
如果量子计算机能够运行肖尔算法并破坏公钥密码学，比特币确实可能面临攻击。具体来说，许多比特币可能会被盗。
有人认为盗窃将受到一定程度的限制。尽管所有比特币都通过公钥密码保护（目前为ECDSA算法），但大多数比特币也通过SHA256哈希算法进行保护。只有这两种算法都被破坏，所有比特币才能被完全窃取，但目前看来，量子计算机似乎无法破坏SHA256（或其他哈希算法）。
也就是说，只有通过公开密钥加密技术才能保护大量比特币。目前的估计表明，如果破坏了公钥密码学，大约有500万比特币将被盗。在某些情况下，比特币可能处于危险之中：
直接发送到公钥而不是比特币地址的比特币，此后一直没有移动过。其中包括许多在比特币存在的头两年中开采的硬币。保留在重用地址中的比特币。一旦从某个地址花费了比特币，该地址的公开密钥就会被泄露，并且如果在同一地址中坐着更多的比特币，资金可能会被盗。这是不鼓励地址重用的原因之一（尽管这样做的主要原因是为了维护隐私）。钱包中持有的比特币与服务器共享其公开密钥（通常是扩展的公开密钥），因此服务器可以在收到硬币时通知钱包。比特币存放在已经使用了等价于forkcoin的地址中（例如BCH或BSV）。以稍微复杂一些的智能合约持有的比特币，因为此类合约的各方通常都知道所有相关的公钥。
实际上，即使使用公共密钥和哈希来保护比特币，在“量子世界”中安全地使用此类比特币也可能是一个挑战。当用户尝试使用其比特币并通过比特币网络传输交易时，攻击者将有机会尝试窃取资金。那时，攻击者可以在交易确认之前尝试破坏公钥加密，然后将比特币重新发送到他自己的地址之一。
只需说一下，如果量子计算机突然变得比任何人预期的都要强大，比特币就会有问题。
应当指出，如果突然出现可以运行肖尔算法的量子计算机，比特币不太可能成为第一个或主要目标。公钥加密可以保护世界上几乎所有其他数字信息，包括军事情报，银行数据以及现有金融基础设施的其余部分，通信网络等。
比特币可以升级成为抗量子的吗？
是的，比特币协议可以升级为具有量子抗性。
简而言之，比特币的签名算法必须用抗量子签名算法代替。自激活隔离见证以来，可以通过向后兼容的软分叉升级相对容易地替换比特币的签名算法。（在不久的将来，当前的ECDSA签名算法可能会通过软叉被Schnorr签名算法部分替换。）
升级后，用户应将其比特币迁移到新地址，以便受到抗量子签名算法的保护。在量子计算机可以运行肖尔算法之前没有及时迁移的用户，将冒着以某种方式窃取其比特币的风险。
如果不能及时将比特币协议转移到安全地址，则也有可能升级比特币协议以完全阻止比特币被花费。这种措施将意味着原始所有者也将丢失比特币——但是，当然，他们无论如何都可能会将比特币丢失给攻击者。（建议这些比特币可能由其合法所有者通过零知识证明密码术来解锁——但这一切仍是投机性的。）
考虑到量子计算的当前发展状况，预计比特币将有足够的高级警告，提示需要进行升级。专家认为，我们还没有到那个时候。
比特币采矿会被打破吗？
量子计算机可能比传统计算机更快地开采比特币。但是，由于比特币的挖掘是基于散列（而不是基于公钥密码学）的，因此它可能不会在任何有意义的程度上被破坏。
相反，量子计算的出现可能导致一场新的军备竞赛，以建造最快的采矿硬件，直至找到新的平衡点。当GPU从CPU手中接管而ASIC从GPU手中接管时，比特币采矿业也发生了类似的变化。
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