Google 量子研究顯示：比特幣因 Taproot 風險而可能只需更少的量子位元就能被攻擊

Google 的「Quantum AI」團隊於 2026 年 3 月 30 日發布研究指出，破解比特幣與以太坊的橢圓曲線密碼學，可能只需要少於 500,000 個實體量子位元（physical qubits），以及約 1,200 至 1,450 個高品質的邏輯量子位元，顯著低於先前估計的數百萬規模。

論文警告，實時量子攻擊可能在約九分鐘內劫持比特幣交易，並且可能有約 41% 的時間勝過「確認（confirmation）」，同時也指出，比特幣的 Taproot 升級會讓公鑰預設可見，已將易受攻擊錢包的範圍擴大到估計 6.9 million bitcoin。

量子資源估算顯示所需 Qubits 減少 20 倍

Google 研究人員彙整了兩個量子電路，用於實作 Shor 演算法，針對 256-bit 橢圓曲線離散對數問題（ECDLP-256），該問題構成比特幣、以太坊以及許多其他區塊鏈網路的密碼學基礎。第一個電路使用少於 1,200 個邏輯量子位元與 90 million Toffoli gates，而第二個電路使用少於 1,450 個邏輯量子位元與 70 million Toffoli gates。

研究人員估計，這些電路可在一台少於 500,000 個實體量子位元的超導量子位元密碼學相關量子電腦（CRQC）上於幾分鐘內執行，前提是硬體能力符合部分與 Google 旗艦量子處理器相一致的能力。該發現代表，在解決 ECDLP-256 時，所需實體量子位元數量相較於先前估計約減少 20 倍，並延續了將量子演算法編譯到可容錯電路（fault-tolerant circuits）過程中逐步優化的趨勢。

Google 先前曾將 2029 年視為「有用量子系統」的潛在里程碑，而更新後的資源估算顯示，目前技術與可行攻擊之間的落差，可能小於先前假設。自 2016 年以來，該公司一直領導向「後量子密碼學（post-quantum cryptography）」遷移的努力。

即時交易攻擊可能有 41% 的機率勝過確認

研究概述了兩種可能的攻擊方式，針對傳輸中的（in-flight）比特幣交易。當比特幣交易被廣播時，送方的公鑰會在交易被確認之前短暫顯露。若有足夠快速的量子電腦，便可從該公鑰計算對應的私鑰，並在原交易結算前重新導向資金。

在 Google 的模型下，量子系統可先將計算的一部分預先準備好，然後在交易出現在網路上後於約九分鐘內完成攻擊。比特幣交易通常需要約 10 分鐘才能確認，使得攻擊者在原始轉帳於完成前成功重新導向資金的機率約為 41%。

由於以太坊的區塊時間更快，可能使其較不暴露於此特定風險，因為留給攻擊的時間更少。然而，兩個網路依賴相同的橢圓曲線密碼學基礎，且都需要進行後量子遷移，才能持續抵禦未來的量子威脅。

Taproot 升級使更多錢包暴露於潛在量子攻擊

論文估計，約 6.9 million bitcoin（約佔總供應量的三分之一）已經存放在某些情況下公鑰以某種方式被揭露過的錢包中。這包括來自網路早期約 1.7 million bitcoin、受到位址重複使用影響的資金，以及使用 2021 年推出的 Taproot address 格式持有的 bitcoin。

Taproot 是比特幣在 2021 年的升級，設計目的是提升隱私與效率，並使公鑰預設在區塊鏈上可見，移除了舊式位址格式中使用的一層保護。Google 的研究人員表示，這項設計選擇可能會擴大未來量子攻擊的脆弱錢包數量，因為已暴露的公鑰消除了攻擊者必須破解用於保護傳統位址（legacy addresses）的雜湊函數（hash function）的需求。

這些發現與 CoinShares 近期的估算形成對比：CoinShares 曾主張，只有約 10,200 bitcoin 集中到足以在被竊後顯著移動市場。Google 的分析則顯示，處於風險之中的 bitcoin 規模要大得多。

Google 使用零知識證明披露漏洞，以避免攻擊路線圖

Google 開發了一種新方法，用於在不提供給惡意行為者「路線圖（roadmap）」的情況下披露量子脆弱性研究。團隊並未公開如何破解密碼系統的逐步細節，而是使用零知識證明（zero-knowledge proof）來證明其研究發現是正確的，同時不暴露底層方法。這使第三方能夠驗證結果，同時降低研究可能被濫用的風險。

該公司在制定這種披露方式的過程中與美國政府展開合作，並敦促其他研究團隊採取類似做法。Google 指出，由於加密貨幣的價值同時來自數位安全與公眾信心，因此在區塊鏈技術中披露安全漏洞會變得更為複雜，而且不科學的資源估算本身也可能透過恐懼、不確定性與懷疑（fear, uncertainty, and doubt）而形成一種攻擊。

該研究係與史丹佛區塊鏈研究所（Stanford Institute for Blockchain Research）、以太坊基金會（the Ethereum Foundation）以及 Coinbase 合作進行，作為更廣泛產業努力的一部分，目標是轉向後量子密碼學。

後量子密碼學遷移建議

Google 的論文為加密貨幣社群提供建議，以在量子攻擊成為可行之前提升安全性與穩定性。主要建議是將區塊鏈遷移到後量子密碼學，這種密碼學能抵抗量子攻擊，並且代表一條已被充分理解的路徑，用於後量子區塊鏈安全。

其他建議包括：避免揭露或重複使用脆弱的錢包位址、加速採用不會在資金花費之前揭露公鑰的位址格式，以及考慮政策選項以處理可能變得脆弱的已被拋棄（abandoned）的加密貨幣。

研究人員指出，儘管存在可行的後量子解決方案，但要在去中心化網路中落地仍需時間，因而使採取行動的緊迫性日益提高。Google 對「有用量子系統」的 2029 年時程代表的是一個遷移目標，而非迫在眉睫的威脅；但更新後的資源估算顯示，規劃視野（planning horizon）可能比先前理解的更短。

常見問題（FAQ）

要破解比特幣的密碼學，需要多少 qubits？

Google 研究人員估計，要破解比特幣與以太坊所使用的橢圓曲線密碼學，將需要少於 500,000 個實體量子位元（physical qubits），以及約 1,200 至 1,450 個高品質的邏輯量子位元。這代表相較於先前估計（落在數百萬的區間）減少了 20 倍。

比特幣的 Taproot 升級如何影響量子脆弱性？

Taproot 是比特幣的 2021 年升級，它使公鑰預設在區塊鏈上可見，移除了舊式位址格式所使用的一層保護。Google 估計，這已將脆弱錢包的範圍擴大到約 6.9 million bitcoin，其中包括約 1.7 million bitcoin 來自網路早期。

針對比特幣的即時量子攻擊會如何運作？

攻擊者可以鎖定傳輸中的交易，並使用廣播期間所揭露的公鑰，使用足夠快速的量子電腦計算對應的私鑰。根據 Google 的模型，攻擊可在約九分鐘內完成，並且可能有約 41% 的時間勝過 10 分鐘的確認窗口。