量子计算对比特币安全性的威胁
富达数字资产表示，未来的量子计算机可能会通过暴露的公钥推导出比特币私钥，从而威胁到资金的安全性。虽然提出了一种基于哈希的签名系统以增强安全性，但较大的签名会降低交易吞吐量，并使钱包恢复变得复杂。
比特币私钥保护的未来
根据富达数字资产在9月1日发布的分析，比特币的私钥保护可能最终需要替换或补充。尽管目前尚不存在具有加密相关能力的量子计算机（CRQC），但足够强大的系统可能会破坏确保交易授权的数学假设，从而使资金面临风险。
富达数字资产的研究指出，交易吞吐量是未来比特币安全升级的一个核心限制：“为了保持比特币的交易吞吐量，最小化密钥大小仍然是一个关键问题，尽管考虑到当前几乎空的内存池，其影响可能不那么明显。”
私钥与比特币所有权
私钥允许比特币持有者在不依赖中介的情况下授权交易。钱包使用私钥生成数字签名，以证明控制权而不泄露秘密密钥。私钥、公钥和交易签名之间的关系构成了比特币所有权和自我保管的基础。
大多数标准比特币交易使用椭圆曲线数字签名算法或施诺尔签名。施诺尔签名通过Taproot可用，比特币改进提案340（BIP 340）规定了施诺尔签名，而BIP 341则建立了Taproot的支出规则。BIP 341于2020年1月分配，并在2021年激活升级。
量子计算对椭圆曲线密码学的影响
两种方案都依赖于用经典计算机解决椭圆曲线离散对数问题的难度。一个足够强大的量子计算机运行肖尔算法可以解决这个问题，并从相应的公钥中推导出私钥。研究已经减少了攻击椭圆曲线密码学所需资源的一些估计，使比特币的量子安全性辩论更加引人注目，尽管现有的量子系统仍远低于加密相关的能力。
量子抗性签名系统的探索
研究人员正在评估依赖于哈希函数而非椭圆曲线密码学的量子抗性签名系统。SHRINCS草案规范结合了紧凑的有状态签名路径和更大的无状态后备。其当前设计规定了48字节的公钥，有状态签名范围从548到4,619字节，以及5,777字节的无状态签名。
有状态路径要求签名设备跟踪哪些一次性签名密钥已经被使用。丢失或损坏的状态会阻止钱包安全地继续该路径，而SHRINCS的后备则基于美国国家标准与技术研究院（NIST）于2024年8月13日发布的SLH-DSA标准中的算法。无状态替代方案保留了访问权限，但消耗的区块空间显著增加。
未来的比特币安全升级
富达数字资产研究描述了未来量子抗性比特币升级如何适应不同的安全需求：“SHRINCS代表了一条潜在的前进道路，作为最近正式化的BIP。然而，比特币的技术限制和与较大量子抗性签名相关的低效性表明，未来的解决方案可能会类似于比特币当前的状态。”
比特币现有的签名仍然远小于领先的后量子替代方案，这在未来的安全性和网络容量之间形成了直接的权衡。较大的签名将消耗更多的区块空间，在拥堵期间提高交易成本，并限制矿工能够确认的转账数量。
实施与支持的挑战
其他评估发现，一些量子安全签名系统可能会大幅增加交易数据。实施SHRINCS或其他量子抗性系统将需要新的共识规则，可能通过向后兼容的软分叉实现。钱包提供商、矿工、节点运营商、交易所和保管人也需要支持这一过渡。
富达在7月与其他八家金融和加密公司共同资助了一项1500万美元的比特币安全倡议，其中包括量子抗性研究。作为一家管理着7.1万亿美元资产的金融巨头，富达已进入华盛顿日益激烈的加密辩论，敦促参议员们关注这一问题。
