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量子計算是一種革命性的計算技術，它利用量子位元的疊加態和糾纏特性，能夠同時處理多種狀態組合。與傳統位元只能表示0或1不同，量子位元可以同時處於0和1的疊加態。這種特性使得量子計算在某些問題上具有指數級的優勢。特別是Shor算法能夠有效破解RSA和橢圓曲線加密，而Grover算法則會影響對稱加密的安全性，對現有的加密系統構成嚴重威脅。
加密貨幣使用多層加密技術來保護用戶資產和交易安全。核心技術包括ECDSA數位簽章算法，它基於橢圓曲線密碼學，用於生成公私鑰對和數位簽名。SHA-256雜湊函數提供單向加密，確保數據完整性。Merkle樹結構則允許高效驗證大量交易而無需下載完整區塊鏈。這些技術共同構成了加密貨幣的安全基礎，保護錢包安全和交易完整性。
量子計算機使用Shor算法可以有效破解ECDSA數位簽名系統。攻擊過程首先從區塊鏈上獲取公鑰信息，然後利用量子週期尋找算法計算出對應的私鑰。一旦獲得私鑰，攻擊者就能偽造數位簽名，從而盜取加密貨幣資金。在時間複雜度上，傳統計算機需要2的128次方年才能破解，而量子計算機只需數小時，這種巨大的效率差異構成了嚴重的安全威脅。
為應對量子威脅，後量子密碼學提供了多種解決方案。格基密碼學基於格問題的數學難題，具有強大的抗量子攻擊能力，代表算法包括CRYSTALS-Kyber。編碼理論利用錯誤糾正碼的計算複雜度，如Classic McEliece算法。多變量密碼學基於多變量多項式方程組，適用於數位簽名，代表為SPHINCS+算法。雜湊基簽名如XMSS也提供了可靠的抗量子保護。NIST已完成標準化進程，選定了安全可靠的後量子算法標準。
加密貨幣向抗量子加密的升級需要周密的策略規劃。技術上可選擇軟分叉進行向後兼容升級，或硬分叉進行徹底重構，同時需要支持新的地址格式和簽名算法遷移。實施過程面臨網絡共識達成、技術遷移成本、用戶適應和國際標準協調等挑戰。建議分階段實施：現階段進行技術研發，2025到2030年為準備階段，2030年後進入全面實施。各大加密貨幣項目如比特幣和以太坊都需要制定相應的升級計劃，通過國際合作共同應對量子威脅。