BTQ 的研究发现：量子比特币挖矿将需要恒星级能源，并指出签名漏洞是更大的威胁（Quantum Bitcoin Mining Would Require Star-Level Energy）

BTQ Technologies Corp. 于 2026 年 4 月 8 日发布了一篇研究论文，建立了首个用于评估使用量子计算机挖掘比特币的端到端物理成本估算。论文得出结论：即使在最有利的假设下，量子挖矿舰队仍将需要大约 10^8 个比特（qubits）和 10^4 兆瓦（megawatts）的电力——相当于大型国家级电网的输出；而在比特币 2025 年 1 月的挖矿难度下，它将扩展到 10^23 个比特和 10^25 瓦特（watts），接近恒星的能量输出。

该研究发现，使用格罗弗（Grover）算法进行的量子加速挖矿在物理与经济层面都不切实际；而使用肖尔（Shor）算法对比特币椭圆曲线签名进行的量子攻击仍然是一个真实且更为迫切的担忧，这进一步强化了对后量子密码学基础设施的需求。

量子挖矿的能量估算超出了文明的承载能力

这篇论文题为《Kardashev Scale Quantum Computing for Bitcoin Mining》，由 Pierre-Luc Dallaire-Demers 撰写，并在 arXiv 上发布。论文对完整的量子挖矿技术栈进行了建模，包括可逆的双 SHA-256 预言机（reversible double-SHA-256 oracles）、表面码（surface-code）的魔态蒸馏工厂（magic-state distillation factories）、舰队规模的比特（qubit）物流，以及纳入中本聪共识（Nakamoto consensus）施加的时序约束。即便在高度有利的部分原像（partial-preimage）设定下，采用超导表面码舰队仍将需要大约 10^8 个物理比特（physical qubits）和 10^4 兆瓦的电力，规模相当于大型国家级电网。

在比特币 2025 年 1 月主网（mainnet）的挖矿难度下，所需规模上升到大约 10^23 个物理比特和 10^25 瓦特——接近恒星的能量输出。搜索过程中的每一步都涉及数十万次精密操作，每一次都需要专门的支撑系统。由于比特币每十分钟生成一个新块，攻击者完成任务的时间窗口非常狭窄，迫使他们将海量机器并行运行。相比之下，当前整个比特币区块链的耗电量大约为 15 吉瓦（gigawatts）。

该研究得出结论：虽然从理论上讲，格罗弗算法在搜索上提供二次方（quadratic）的优势，但一旦计入预言机构造、误差校正以及舰队开销，这种优势就会失效。量子挖矿并不是对比特币基于工作量证明（proof-of-work）的共识在短期内构成可信威胁。

签名脆弱性仍是迫在眉睫的直接担忧

相比之下，使用肖尔（Shor）算法对比特币椭圆曲线签名发起的量子攻击是真实存在且更为紧迫的挑战。数以百万的比特币存放在更早期或被重复使用的地址中，在这些地址里公钥已经暴露在区块链上，使它们成为如果量子机器能力提升后最可能的长期目标。论文强调了对后量子密码学基础设施的必要性，这一观点与 BTQ 的更广泛战略保持一致。

通过其“比特币量子”（Bitcoin Quantum）计划，BTQ 一直在开发并测试一种量子安全的比特币架构，包括 NIST 标准化的 ML-DSA 签名，以及如 BIP 360（Pay-to-Merkle-Root）这类交易设计。公司此前已推出比特币量子测试网（Bitcoin Quantum testnet），作为实时环境，用于展示类似比特币的系统如何向后量子标准迁移。

学术论文质疑量子“因数分解突破”的说法

另一篇由奥克兰大学（University of Auckland）的 Peter Gutmann 和苏黎世高等专科学校（Zürcher Hochschule）的 Stephan Neuhaus 提出的论文，直指那些声称“量子计算机已经在破解加密”的头条报道。作者使用一台 1981 年的 VIC-20 家用电脑、一架算盘，以及一条被训练成每次吠三下的狗，复现了过去二十年中所谓的主要量子因数分解“突破”。

研究人员认为，迄今为止几乎每一次演示都“作了手脚”。在某些情况下，研究人员选择的数字，其隐藏的素因子之间只相差几位数，因此用一个基础计算器的小技巧就很容易猜出来。在另一些情况下，他们在交给量子机器之前，会先在经典计算机上进行预处理。该论文提出新的评估标准：要求使用随机数字、不得进行预处理，并且因数必须对实验人员保密。迄今为止没有任何一次演示能满足这些要求。

谷歌研究提出更低的比特估算，但工程难题仍然存在

自这些论文发表以来，来自 Google Quantum AI 的一项最新研究表明，对比特币加密发起攻击所需的计算能力可能会显著下降，相关估算需要 1,200 到 1,450 个逻辑比特（logical qubits）。不过，作者披露称：构建这样一台机器在物理上目前仍是不可能的，而且还需要尚未实现的工程进展，包括用于控制比特的激光（lasers）、读出速度（readout speed），以及在不丢失的情况下让数以万计的原子协同持续运行的能力。

一些近期研究一直隐去了关键的技术细节，专家也警告说，该领域的进展并不总会以公开透明的方式分享。开发者已经在着手修复方案，包括降低密钥暴露的方法，以及设计用于抵御量子攻击的新类型签名。

行业回应与后量子路线图

BTQ 的论文也提出了量子工作量证明（Quantum Proof of Work，QPoW）的理由：这是一种量子原生的共识模型，从一开始就围绕为量子硬件设计的计算任务而构建。在基于模型的对比中，BTQ 表示：在 QPoW 中，量子采样器（quantum sampler）在每 10 分钟的区块间隔内消耗大约 0.25 kWh，而在采用基于采样的经典等效方案时，每个区块、每位矿工大约消耗 390 kWh，这意味着约 1,560 倍（1,560x）的能量优势。

市场目前反映出这种威胁仍然遥远的看法。交易者认为，在 2027 年之前比特币更换其挖矿算法的可能性很低，但他们对诸如 BIP-360 这类旨在降低钱包风险的升级赋予了更高的概率，约为 40%。

常见问题（FAQ）

量子计算机挖掘比特币需要多少能量？

在比特币 2025 年 1 月的难度下，量子挖矿舰队将需要大约 10^23 个物理比特和 10^25 瓦特——接近恒星的能量输出。即便在最乐观的情景下，舰队也需要 10^8 个比特和 10^4 兆瓦的电力，相当于大型国家级电网。

量子计算机对比特币挖矿的威胁是否真实？

根据 BTQ 的研究，使用格罗弗算法进行的量子加速挖矿由于需要天文数量的比特和能量，在物理与经济层面都不切实际。更迫切的威胁是对比特币数字签名的量子攻击，这可能会暴露旧钱包或被重复使用钱包中的资金。

为了应对针对比特币的量子威胁，人们正在做什么？

开发者正在推进后量子密码学标准，包括 BIP 360（Pay-to-Merkle-Root）以及 NIST 标准化的 ML-DSA 签名。BTQ 已启动比特币量子测试网，用于展示迁移路径，并正在探索诸如量子工作量证明（Quantum Proof of Work）之类的替代共识模型。