卡尔达舍夫尺度量子计算用于比特币挖矿：量子挖矿不可行，聚焦后量子安全

BTQ Technologies Corp. 今日宣布发表一项里程碑式研究论文，首次给出利用量子计算机挖矿比特币的端到端物理成本估算。论文题为《基于卡尔萨夫尺度的量子计算用于比特币挖矿》，作者为 Pierre-Luc Dallaire-Demers，现已在 arXiv 上公开，并代表迄今为止对量子比特币挖矿现实世界经济学最为严格的分析之一。围绕“量子威胁比特币”的公开讨论，常将两件截然不同的议题混为一谈：对比特币椭圆曲线数字签名的攻击，这是真实且日益紧迫的问题；以及使用 Grover 算法进行的量子加速挖矿，在理论上长期存在潜在严重性，但在物理成本层面尚未被严格量化。本文以定量的清晰度帮助澄清这一模糊之处。

“这项研究多年来一直是行业所需要的——它对量子挖矿问题进行端到端定价并给出定论，” Pierre-Luc Dallaire-Demers 表示。“要将挖矿推向非平凡的共识效应，必须动用在远超当代文明能量尺度上的天文级量子舰队。真正的密码学危机在于签名漏洞，而这一时刻已经在滴答滴答地逼近。”论文并未止步于 Grover 的理论二次加速，而是引入一个开源资源估算器，能够对完整的量子挖矿栈进行建模，包括可逆的双 SHA-256 预言机、表面码魔态蒸馏工厂、舰队规模的量子比特物流，以及由 Nakamoto 共识施加的时序约束。即便在最有利的部分前像设定下，超导表面码舰队仍需约 10^8 个物理量子比特和 10^4 兆瓦的电力——大致相当于一个大型国家电网的输出。以真实的比特币难度为基准，需求变得天文级。以比特币在 2025 年 1 月的主网挖矿难度估算，所需物理量子比特约为 10^23 个，功率约为 10^25 瓦特，接近一颗恒星的能量输出。Grover 的理论优势在现实世界中崩塌。虽然 Grover 算法在理论上提供二次方的搜索优势，但一旦包含预言机构建、纠错和舰队开销，这一收益将会崩解。在实际层面，量子挖矿对比特币工作量证明共识并非可被视作近期可信威胁；更紧迫的威胁是签名漏洞。

相对地，使用 Shor 算法对比特币椭圆曲线签名的量子攻击仍然是真正且更直接的关切，强化了建立后量子密码学基础设施的必要性。BTQ 认为本文所澄清的区分至关重要。对比特币和数字资产基础设施而言，更相关的量子挑战不是挖矿层，而是认证（鉴别）层。这一观点与 BTQ 的更广泛战略一致。通过 Bitcoin Quantum，BTQ 一直在开发并测试一种面向签名与交易层漏洞的量子安全比特币架构。公司此前推出了 Bitcoin Quantum 测试网，这是一个用于演示类似比特币的系统如何向后量子密码标准迁移的实时环境，包含符合 NIST 标准的 ML-DSA 签名以及更具韧性的交易设计，如 BIP 360（Pay-to-Merkle-Root）。BTQ 相信本论文的发现将加强对这项工作的论证。

如果 Grover 基礎的挖矿并非现实可行的量子路径，那么优先方向将更明确地转向在大规模量子能力到来前，确保钱包、签名与认证系统的安全。同时，本文也支持一个更广泛的结论：若经典挖矿的量子加速在现实物理成本下崩溃，长期的合理替代并非强行将量子硬件映射到传统工作量证明系统，而是围绕量子系统原生且高效执行的计算任务来建立共识。这也是 BTQ 的 Quantum Proof of Work（QPoW）计划的初衷。与尝试加速经典 SHA-256 挖矿的基于 Grover 的方法不同，BTQ 的 QPoW 是围绕量子原生计算任务设计，从一开始就更符合量子硬件的优势。

BTQ 相信该研究结果表明，QPoW 在能量效率方面可显著优于等效的经典抽样方法，同时仍具备经典可验证性。这支持 BTQ 的更广泛论点：数字货币的未来可能不仅需要量子安全认证，还需要为量子机器能力量身定制的全新共识架构。BTQ Technologies 的 Christopher Tam，总裁兼创新负责人表示：“量子计算可能重塑数字货币格局，但并非通过让传统比特币挖矿变得可行来实现。现在最重要的是确保认证安全并为后量子时代的比特币式系统做好准备。从长远来看，这项研究也进一步强化了如 QPoW 等量子原生共识架构的论据，即其工作从一开始就为量子系统设计，而非被强行套用在传统框架上。”

量子挖矿并非比特币的近期议题。签名漏洞仍然是更紧迫的密码学挑战。Bitcoin Quantum 为后量子比特币迁移提供了一个实际框架。QPoW 加强了 BTQ 在更高能效、量子原生共识系统方面的长期地位。论文《基于卡尔萨夫尺度的量子计算用于比特币挖矿》现已在 arXiv 上公开。BTQ Technologies Corp.（纳斯达克：BTQ | Cboe CA：BTQ）是一家专注于加速从经典网络向量子互联网过渡的量子技术公司。凭借广泛的专利组合和深厚的技术积累，BTQ 正在推进一个覆盖硬件、中间件及面向金融、电信、物流、生命科学与防务等领域的后量子安全解决方案的全栈、中性原子量子计算平台。