什么是量子计算？

- 量子计算是一种利用量子力学原理进行信息处理的新型计算模式。

- 与传统计算机使用二进制位（比特）表示信息不同，量子计算机使用量子比特（qubit），这种比特可以同时处于0和1的叠加状态，从而极大地提高了计算能力和效率。

- 1982年，著名物理学家理查德・费曼（Richard Feynman）在一场演讲中首次提出量子计算的构想。他指出，经典计算机在模拟量子系统时存在本质局限性，因其无法高效处理量子叠加与纠缠等微观世界的独特现象。若利用量子力学原理构建计算机，或许能突破这一瓶颈，实现远超经典计算的能力。

- 1985年，大卫・多伊奇（David Deutsch）将费曼的设想进一步理论化，提出 “量子图灵机” 模型，为量子计算奠定了数学基础。

- 1994年，彼得・肖尔（Peter Shor）的因数分解算法证明了量子计算对传统密码学的颠覆性潜力，标志着量子计算从理论走向实用化探索的转折点。

量子计算的核心原理

- 量子计算的核心原理基于量子叠加（superposition）、量子纠缠（entanglement） 、量子干涉、量子算法几个关键概念。

- 量子叠加

在量子力学中，量子位（qubit）可以同时处于0和1的叠加态。这意味着一个量子位可以同时代表0和1两种状态，从而在计算过程中同时处理多种可能性。这种特性使得量子计算机能够在短时间内完成传统计算机需要大量计算才能完成的任务。

- 量子纠缠

当两个或多个量子位处于纠缠态时，它们的状态会互相影响。无论这两个量子位相隔多远，其中一个的状态都会直接影响另一个的状态。这种现象使得量子计算机能够在并行计算中高效地处理信息。

- 量子干涉

通过调整量子态的相位关系，增强正确结果的概率并抑制错误答案，类似声波叠加后某些区域声音增强的现象。这种机制使量子算法（如Shor算法）能在密码破解等领域实现指数级加速。

- 量子算法

量子计算中的量子算法可以理解为一种利用量子力学特性（如叠加、纠缠、干涉）设计的计算规则，它能让量子计算机在特定任务上实现指数级加速。与传统算法逐个处理信息不同，量子算法通过量子比特的叠加态同时探索所有可能的解，再借助量子干涉放大正确答案的概率并抑制错误结果。

- 目前有两大类量子计算法，分别是shor算法 和Grover算法。Shor算法是破解密码的闪电战（指数级加速），Grover算法是搜索任务的导航仪（平方根加速）。前者威胁加密体系，后者优化日常计算。

• • Shor算法

Shor算法是一种量子算法，能极速分解大整数，直接破解RSA等经典加密系统。它利用量子叠加态同时遍历所有可能的因数组合，再通过量子傅里叶变换从数学规律中提取答案，将传统需数千年的任务缩短到几小时。

就像用一台“数学粉碎机”瞬间把巨石（大整数）碾成沙粒（质因数），而经典计算机只能用锤子一点点敲打，效率天差地别。

• •  Grover算法

用于无序列表的搜索问题，提供二次加速。例如Grover算法可以将经典线性搜索的时间复杂度从O(N)降低到O(√N)。Grover算法是量子搜索“加速器”，能在无序数据中平方根级提升搜索效率，例如从100万条数据找目标项，传统方法需50万次尝试，它只需约1000次。

好比用一盏“量子探照灯”扫过黑暗仓库（数据库），让目标物品自动发光，而经典方法需要摸黑逐个翻找箱子。

量子计算的核心优势

- 量子计算的核心优势在于其指数级并行计算能力。由于量子比特可以同时处于多个状态，量子计算机能够并行处理大量计算任务，这使得在解决某些复杂问题时，量子计算机的速度远超传统计算机，以下列举几个典型用例。

- 密码破解

量子计算的核心优势在于其强大的并行计算能力，通过利用量子叠加、纠缠和干涉等原理，量子计算机能够在多项式时间内分解大整数，从而对离散对数问题和因数分解问题实现高效的求解。这一优势在密码破解领域得到了充分体现，尤其是在RSA密码的破解过程中。

- 例子—RSA密码

假设用户使用一个300位整数作为RSA的密钥，传统计算机需要穷举所有可能的因数，时间复杂度为指数级；而量子计算机利用Shor算法，可以在多项式时间内分解该整数，从而快速找到密钥的因数，从而破解密码。

- 分子模拟

量子计算在分子模拟方面也具有显著的优势，因为分子系统具有高度的复杂性，传统计算机需要逐个枚举所有可能的电子构型，而量子计算机可以利用量子态的并行性，同时表达分子所有可能的电子构型，从而在短时间内完成传统计算机需要数月甚至数年的计算量。

- 例子—模拟锂氢分子

BM用7个量子比特模拟锂氢分子，2小时内完成传统超算数月的计算量，因量子态可并行表达分子所有可能的电子构型，而经典方法需逐个枚举。

- 优化问题

量子计算在优化问题求解方面也具有显著的优势，因为许多优化问题需要在巨大的搜索空间中找到最优解，而传统计算机需要遍历所有可能的路径组合，时间复杂度为指数级，而量子计算机可以通过量子并行计算能力，在多项式时间内找到最优解。

- 例子—公交路线

大众汽车优化北京公交路线时，量子算法同时评估10万条路径组合，3分钟找到最优解，而经典算法则需数天遍历。

量子计算的局限性

- 错误率高

量子比特对外界干扰极为敏感，导致量子计算的错误率显著高于经典计算机。

例如，谷歌的53量子比特计算机完成一次计算需约1000次操作，最终结果需重复百万次实验取平均值。此外，量子比特的“退相干时间”（维持状态的时间）仅约50微秒（相当于传统CPU时钟周期的百万分之一），严重限制了计算时长。

尽管量子纠错技术（如谷歌的Willow芯片）在某些领域实现了错误率的指数级降低，但目前的技术仍无法完全消除这一缺陷，限制了量子计算机的可靠性和实际应用。

- 成本高、能耗高

量子计算机依赖极端环境运行，且运行成本极高。

以谷歌的量子计算芯片为例，其制造和维护需要极端低温环境（接近绝对零度），而超导量子芯片则需在-273°C的稀释制冷机中工作，单台制冷机成本超过1000万美元，年维护费用高达数百万美元。IBM的量子实验室每年电费超2000万美元，D-Wave的量子退火机运行一次优化任务的成本是传统GPU的100倍以上。

此外，量子计算机的硬件和软件开发需要巨额投资，例如全球量子计算市场规模预计到2025年将达到80亿美元，但短期内难以实现商业化回报。

- 技术尚未成熟

当前量子计算技术仍处于早期发展阶段，存在诸多技术瓶颈。

例如，量子比特的稳定性和量子门操作的精度尚未达到实用化要求。

例如，2023年最先进的IBM量子处理器仅433个物理量子比特，而实现实用化需至少100万个逻辑量子比特（通过纠错码将多个物理比特合并为1个逻辑比特）。

此外，量子软件生态也极度匮乏，全球量子编程框架（如Qiskit、Cirq）的开发者不足10万人，而传统编程语言Python的开发者超过1500万。

- 特定任务适用性

量子计算并非适用于所有问题。

传统计算机在处理某些优化问题和搜索问题时效率更高。

量子计算的优势主要体现在特定领域，如大整数分解（Shor算法）和数据库搜索（Grover算法）。而对于复杂的大规模模拟或密码学中的某些问题，当前量子计算机的规模和性能仍无法提供有效解决方案。

例如，中国“九章”光量子计算机虽在特定任务上领先，但只能运行单一算法，无法像经典计算机灵活处理多任务。

量子计算对区块链的威胁

- 量子计算对区块链的威胁集中于密码学破解（如Shor算法对签名体系的颠覆），而非全面摧毁系统。

- 哈希算法

区块链系统中广泛使用的哈希算法（如SHA-256）依赖于其计算复杂性和抗碰撞性来确保数据的完整性和不可篡改性。

然而，量子计算中的Grover算法可以显著加速哈希碰撞的搜索过程，理论上可将哈希碰撞搜索复杂度从经典计算的O(2n)降至O(2n/2)，例如SHA-256的量子安全性从256位降至128位。这意味着量子计算机可以在更短的时间内找到哈希碰撞，从而威胁到区块链的数据完整性。

目前的量子计算机仅有数百个量子比特，且错误率高，远不足以运行Grover算法破解主流区块链的哈希算法。根据NIST标准，128位量子安全性（对应256位经典哈希）已经足以抵御至2040年前的威胁。

此外，即使未来量子计算机成熟，区块链仍可通过简单升级哈希长度（如从256位升级到512位）或采用抗量子哈希算法（如基于哈希签名的SPHINCS+）来防御。SHA-256在量子计算下的安全性相当于128位经典计算机安全性，因此升级至SHA-512可将安全性提升至256位。

因此，哈希算法虽然理论上存在漏洞，但现实威胁较低，且防御手段明确—只需在量子计算成熟前完成算法升级即可。

- 数字签名

数字签名是区块链验证交易合法性的核心，例如比特币的ECDSA和以太坊的secp256k1均基于椭圆曲线密码学。这些算法的安全性依赖于“离散对数问题”—即从公钥反推私钥需要天文数字般的计算量。然而，量子计算机的Shor算法能高效解决此类数学难题，理论上可在几分钟内破解传统公钥密码体系。

攻击者一旦获取私钥，就能完全控制用户地址，伪造交易或窃取资产。例如，若某“大饼”地址的公钥暴露（花费交易后公钥可见），量子计算机可快速计算出私钥并转移资金。这种攻击的威胁性极高，因为区块链上的历史交易数据永久公开，未来量子计算机成熟后可能被批量破解。

不过，当前量子计算机远未达到所需性能（需数百万稳定量子比特），当前部分区块链已采用隐私增强技术，例如”大饼“的P2PKH地址在交易广播前不会暴露公钥，而门罗币通过环签名和一次性隐蔽地址彻底隐藏公钥信息。

长期防御措施则是迁移到抗量子签名算法，例如基于格密码的Dilithium（已被NIST选为后量子标准）或哈希签名SPHINCS+。这些算法的安全性依赖于量子计算机无法快速解决的数学问题（如格的最短向量问题），因此能从根本上抵御Shor算法的威胁。

- 智能合约

智能合约是区块链上自动执行的程序，其安全性依赖于加密逻辑（如隐私保护的零知识证明）和外部数据源（如预言机）。

量子计算机可能通过两种方式攻击智能合约：

一是破解隐私保护技术，例如零知识证明中使用的椭圆曲线加密，导致用户交易数据泄露；

二是篡改预言机数据，例如伪造价格信息触发合约错误执行（如操纵借贷平台的清算价格）。

然而，此类攻击需要同时突破多层加密，短期内几乎不可能实现。当前智能合约的更大风险在于设计漏洞（如代码逻辑错误），而非量子计算威胁。

为防范未来风险，开发者可提前集成抗量子加密库（如使用NIST后量子标准的CRYSTALS-Dilithium算法），或在合约中引入多签名验证机制，要求多个独立抗量子密钥共同授权关键操作。以隐私项目Zcash为例，其早期zk-SNARKs依赖椭圆曲线密码，但已通过Halo2技术升级减少对可信设置的依赖，并计划未来集成抗量子签名算法（如基于格的Spartan协议）。此外，预言机项目可结合多个抗量子加密的数据源（如Chainlink的未来升级），通过冗余验证降低单点失效风险。

总体而言，智能合约的量子威胁尚不紧迫，但需在技术迭代中逐步引入抗量子设计。

- 51%攻击

51%攻击指攻击者控制超过半数的算力（PoW）或质押代币（PoS），从而篡改交易或双花资产。量子计算机可能通过两种方式助推此类攻击：

一是对PoW链，利用Grover算法加速哈希计算，使攻击者以更低成本垄断算力；

二是对PoS链，通过Shor算法破解验证节点的私钥，伪造质押权益并控制投票权。

例如，攻击者若在比特币网络中部署量子矿机，可能快速找到Nonce值，超越其他矿工；

或在以太坊2.0中窃取验证者私钥，伪装成大量节点操纵共识。

然而，这两种场景的可行性均极低。

对于PoW链，即使量子计算机速度提升万倍，比特币全网算力（约600EH/s）仍需要天量量子资源才能垄断，经济成本远超收益。

对于PoS链，验证者私钥通常离线存储，攻击需物理入侵而非仅算法破解。防御核心在于提升去中心化程度（如降低PoS质押门槛）和实时监控异常算力波动（如ETC的51%攻击检测系统）。

区块链的防御策略包括对PoW链动态调整哈希难度（增加量子算力监控），和对PoS链强制使用抗量子签名算法（如基于格的BLS签名），以及采用混合共识机制（如Decred的PoW+PoS）提高攻击门槛。

简而言之，51%攻击的量子化版本更多是理论推演，现实中的防御重心仍是提升密码学安全性和去中心化程度。

NIST和后量子密码标准化

- NIST（美国国家标准与技术研究院） 是美国政府下属的权威科技机构，负责制定各行业的技术标准（如密码学、网络安全）。其制定的标准被全球广泛采用，例如AES加密算法和SHA系列哈希函数。

- 量子计算机可能破解现有加密算法（如RSA、ECC），威胁金融、国防、区块链等所有依赖密码学的领域。为应对这一危机，NIST于2016年启动后量子密码标准化项目（Post-Quantum Cryptography Standardization Project），目标是选出抗量子攻击的新一代加密和签名算法。

- NIST自2016年启动后量子密码标准化项目，分四阶段筛选全球抗量子算法：

第一轮（2017-2019）：从82个算法中初选69个。

第二轮（2019-2022）：深度评估26个方案。

第三轮（2022年7月）：确定首批标准—Kyber（加密）、Dilithium（签名）及备用方案SPHINCS+（哈希签名）和Falcon（轻量级签名），这些算法基于数学难题（如格密码）抵御量子攻击，兼顾安全性与效率（例如Kyber加密速度比RSA快100倍）。

第四轮（2023-2024）：正完善其他候选方案。

- 2024年8月13日，美国国家标准与技术研究院（NIST）正式发布了全球首批3个后量子加密标准（PQC），标志着抗量子时代的实质性推进。这三个标准分别是：FIPS 203（ML-KEM）、FIPS 204（ML-DSA）、FIPS 205（SLH-DSA）。

- NIST的后量子密码标准化为全球抵御量子威胁提供了“统一答案”，其选定的算法将成为未来几十年网络安全的核心基石。对区块链而言，采用这些标准是生存的必选项——正如NIST数学家Dustin Moody所说：“现在开始升级，是为了确保十年后我们不会后悔。”

区块链的应对之道

- 提前布局防御

虽然当前量子技术尚未成熟，但区块链必须提前布局防御，因其设计目标是为数据提供数十年甚至永久的安全性。

应对措施的核心是迁移到抗量子密码学标准（如NIST推荐的算法），而非依赖硬件升级或算力竞争，只要区块链世界在量子威胁成为现实前完成算法迭代，仍能保持其“不可篡改”的核心价值。

区块链应对量子威胁需多管齐下。

短期依赖抗量子算法升级和QKD技术，中期优化共识机制并构建混合架构，长期探索量子原生区块链。随着量子计算技术的发展，密码学与区块链将持续协同进化，最终形成安全可靠的量子时代基础设施。

- 抗量子密码算法升级

量子计算对区块链的最大威胁在于能快速破解传统非对称加密算法（如比特币使用的椭圆曲线签名ECC），因此区块链需迁移到四类抗量子密码学。

基于格的密码学：以NIST选定的Kyber（加密）和Dilithium（签名）为代表，将加密问题转化为“高维空间寻路”数学难题，量子计算机也难以解决，谷歌已将其整合到Chrome浏览器测试。

哈希签名：如SPHINCS+算法，通过哈希函数（类似文件指纹生成器）生成签名，依赖哈希抗碰撞性（如SHA-3）保障安全，但签名数据量比传统算法大10倍，适合低频交易。

基于编码的密码学：例如1978年提出的McEliece方案，利用纠错码解码难题（类似修复被干扰的无线电信号）保护数据，虽密钥长达1MB且效率低，但至今未被攻破，常用于军事通信。

多变量密码学：依赖解非线性方程组（类似破解一道含数千变量的数学题），适合签名场景，德国公司XPRIZE用它保护工业物联网设备密钥。

目前，基于格的密码学因兼顾效率与安全性最受青睐，也是主流的方向，NIST预计将完成标准制定，而哈希签名已在QRL等区块链中落地。尽管这些算法可能增加计算开销（如签名速度降低3倍），但它们是区块链抵御量子攻击的 “可行解”。

- 量子密钥分发（QKD）技术

QKD利用量子物理特性（如光子）传输密钥，一旦被窃听，光子状态会改变并触发警报，理论上“无法破解”。中国2023年建成的合肥量子城域网用QKD为银行和政府提供通信保护，瑞士公司ID Quantique也为欧洲电网提供类似服务。

但QKD需专用光纤设备，传输距离限于约 1000 公里，且成本极高，因此更适合联盟链或跨链通信，难以在比特币等公链中全面应用。

它的核心价值是为关键机构（如央行数字货币系统）提供“双重保险”—即使抗量子算法被破解，QKD仍能守住密钥安全底线。

- 共识机制优化

量子计算机可能威胁依赖算力的共识机制，例如比特币的PoW（工作量证明）—若未来某矿工拥有量子计算机，可利用其超强算力快速解决哈希难题，垄断记账权并控制网络。为此，区块链正从两方面改进。优化的核心目标是防止量子算力集中化，维持区块链“去中心化”的核心原则，确保即使量子时代到来，记账权仍由广泛分布的节点共同掌握。

减少算力依赖：以太坊2.0已转向PoS（权益证明），通过持币量和质押机制决定记账权，使攻击者无法通过算力垄断作恶，同时将能耗降低99.9%（从约112TWh/年降至0.01TWh/年）。

拥抱量子算力：未来若量子计算机普及，可设计“量子PoW”机制，要求节点用量子计算解决特定问题（例如优化后的抗量子哈希函数），类似用更高性能显卡公平竞争算力。

- 量子原生区块链

量子原生区块链是指从底层设计上直接融合量子技术的新型区块链体系，旨在利用量子计算的独特优势（如并行处理、量子纠缠等）彻底革新传统区块链架构。

量子共识机制：例如麻省理工学院（MIT）提出的量子拜占庭协议，利用量子纠缠实现近乎即时的全球节点共识，理论上可消除传统区块链的延迟问题。

量子安全技术：如基于量子密钥分发（QKD）的通信协议，或量子随机数生成器（瑞士ID Quantique公司已为部分区块链提供此类硬件），从物理层面杜绝密钥被破解的可能。

量子智能合约：借助量子计算机的超级算力，执行传统计算机难以完成的复杂合约（如实时优化全球供应链或高频金融交易）。

目前这类技术多处于实验室阶段（如IBM的量子云服务仅支持基础算法测试），且依赖尚未成熟的量子硬件。但长期来看，量子原生区块链可能成为金融、国防等高安全需求领域的核心基础设施，甚至推动“量子互联网”的诞生。其最大挑战在于量子技术本身的实用化进程—若量子计算机无法稳定运行或成本过高，这一愿景将难以落地。

面对威胁的现有观点

- 目前各派观点反映量子威胁的复杂性：既有技术风险，也有升级机遇。

- 但行业共识是—抗量子升级必须启动，正如NSA在2015年警告：“等待量子计算机出现后再行动，等于将安全交给对手。”未来十年，区块链能否平衡安全、效率与成本，将决定其在量子时代的生存能力。

终结派：量子霸权时代已到

核心观点：量子计算机一旦突破技术瓶颈，将彻底颠覆现有区块链安全体系。

谷歌2019年用53量子比特的量子计算机在3分钟内完成传统超算需1万年完成的任务（随机电路采样），验证“量子霸权”潜力。研究预测，若量子计算机达到4000稳定量子比特（目前IBM最高为127量子比特），可运行Shor算法在10分钟内破解比特币的椭圆曲线加密（ECC），导致私钥泄露、资产被盗。

中科大潘建伟教授曾警告：“量子计算对密码学的威胁是系统性的，必须提前应对。”若区块链不升级，黑客可能通过“现在窃取加密数据，未来量子解密”的策略攻击历史交易。

防御派：威胁存在，但可应对

核心观点：量子威胁真实存在，但可通过分阶段策略（短期防御+长期重构）化解，且某些链可能天然免疫。

短期优先替换易受攻击的签名算法（如比特币的ECDSA），例如抗量子公链QRL已采用SPHINCS+哈希签名，Algorand计划2024年整合NIST标准算法Dilithium；长期探索量子原生技术，如MIT提出的“量子拜占庭协议”。

以太坊联合创始人Vitalik Buterin就曾表示：“从PoW转向PoS（权益证明）不仅能降低能耗，还能减少量子攻击面。”此外，门罗币（Monero）通过隐藏公钥设计，天然降低量子威胁。防御派认为，只要在量子计算机普及前完成升级，区块链仍能保持安全。

缓冲派：量子计算尚未成熟

核心观点：量子计算距离威胁区块链至少还需10-15年，目前无需恐慌。

当前最先进的IBM Quantum Osprey仅有127量子比特，且因量子纠错技术不成熟（错误率高达1%），无法稳定运行Shor算法。

NIST数学家Dustin Moody指出：“现有量子计算机连破解RSA-2048都需数百万量子比特，这短期内难以实现。“

比特币核心开发者Pieter Wuille认为：“我们有足够时间通过软分叉逐步升级，就像过去应对SegWit（隔离见证）一样。”

共生派：区块链+量子计算

核心观点：量子计算不是威胁，而是机遇—它将推动区块链向更安全的量子原生架构进化，而不是摧毁区块链。

欧盟“量子旗舰计划”投入10亿欧元研究量子通信与区块链融合，例如用量子密钥分发（QKD）保护跨链交易。抗量子公链QRL已整合量子随机数生成器，防止私钥被预测。

IBM量子计算副总裁Jay Gambetta表示：“量子计算机未来可优化智能合约执行，例如实时处理万亿级DeFi交易。”

中国科学家团队2023年实验证明，量子纠缠技术可将区块链共识速度提升1000倍。

共生派认为，就像互联网从HTTP升级到HTTPS一样，区块链将借量子技术实现跨越式发展。

质疑派：抗量子升级并不容易

核心观点：抗量子升级面临巨大技术障碍。

比特币若要将ECDSA替换为Dilithium签名，需全网超过90%矿工支持升级，而2017年SegWit升级曾引发社区分裂（诞生比特币现金）。

抗量子算法SPHINCS+的签名长度是传统算法的20倍（从64字节增至41KB），导致比特币区块容量暴增，可能拖慢交易速度（TPS从7降至不足1）。

Cardano创始人Charles Hoskinson坦言：“中小型区块链缺乏资金和开发者资源完成抗量子改造，最终可能被淘汰。”

观望派：区块链不是最危险的

核心观点：量子计算对传统金融和国家机密的威胁远大于区块链。区块链行业有更多时间观察和借鉴其他领域的抗量子方案。

传统银行系统依赖RSA加密信用卡数据和跨境支付，而NSA（美国国家安全局）计划2025年前将所有政府系统迁移到抗量子标准。

2017年Equifax数据泄露事件暴露1.4亿用户信息，若黑客提前存储这些数据，未来可用量子计算机解密。

剑桥大学量子计算研究员Sergio Boixo指出：“攻击SWIFT国际结算系统的收益远高于攻击比特币。”

抗量子的区块链项目

- 目前明确行动的项目以QRL、Algorand、Corda为代表，大型公链（如比特币、以太坊）仍处于研究和提案阶段。抗量子升级的难点在于平衡安全性、效率与去中心化治理。例如，QRL因完全抗量子设计牺牲了交易速度（TPS约10），而比特币需协调全球矿工升级，难度极高。未来3-5年，随着NIST标准落地，更多项目将加速抗量子转型。

- Bitcoin

比特币通过Taproot升级（2021年完成）优化交易结构，引入Schnorr签名和Merkle树隐藏交易细节，为未来抗量子签名算法（如SPHINCS+和Dilithium）预留兼容接口。此升级旨在减少公钥暴露风险，缩短量子攻击的时间窗口。

2023年：比特币核心开发者Luke Dashjr提出BIP草案“Quantum Shield”，建议通过软分叉整合SPHINCS+签名（基于哈希的抗量子算法）。

社区优先考虑SPHINCS+和Dilithium（基于格密码），前者因无需依赖数学难题的特性被视作短期过渡方案，后者则因NIST标准化进程（2024年完成CRYSTALS-Dilithium标准）成为长期候选。

- P2PKH地址防护

约75%的比特币钱包使用P2PKH地址（公钥哈希），仅在交易签名时暴露公钥，量子攻击窗口极短（约10分钟）。开发者建议用户迁移至隔离见证（SegWit）地址，进一步缩短攻击时间窗口。

- 中本聪钱包风险

早期P2PK地址（如中本聪的100万BTC）因直接暴露公钥面临风险，社区讨论通过硬分叉冻结此类资产，防止量子攻击者窃取。

- Ethereum

以太坊通过权益证明（PoS）降低量子攻击面，并研究整合NIST标准算法Dilithium（签名）和抗量子零知识证明（如STARKs）。其Layer2网络优先部署基于格的加密协议，例如与日本NTT合作开发隐私增强方案。

2023年启动Project Quantum Leap，探索抗量子分片技术，目标将交易吞吐量提升至10万TPS，同时抵御量子攻击。

以太坊基金会资助的“Dilithium-ETH”项目已在测试网试运行，验证签名算法与智能合约的兼容性，预计2026年主网部署。

- zkSync抗量子升级

zkSync3.0版本计划集成STARKs证明，将零知识证明的验证时间缩短50%，同时抵御Grover算法加速攻击。

- Quantum Resistant Ledger (QRL)

QRL是专为抵御量子计算攻击设计的区块链项目，采用后量子加密技术保护交易安全，并且提供移动端钱包应用，支持生物识别认证等高级安全功能。该项目被视作加密货币领域应对未来量子威胁的前瞻性解决方案。

QRL是全球首个完全抗量子设计的公链，采用XMSS（扩展Merkle树签名）和SPHINCS+（哈希签名），结合一次性公钥地址机制。其底层哈希函数选用SHA3-256，被NIST认证为量子安全标准。

QRL于2018年上线主网，2023年整合瑞士ID Quantique的量子随机数生成器，提升密钥生成过程的不可预测性。并开发“动态Merkle森林”技术，支持数十万级一次性密钥管理，通过修剪机制减少历史签名数据存储压力。

- 欧盟量子通信项目

QRL被欧盟“OPENQKD”选为实验性账本，用于存储量子密钥分发（QKD）的元数据，确保密钥交换记录不可篡改。

- Algorand（ALGO）

由图灵奖得主Silvio Micali创立的Algorand，采用纯权益证明（PPoS）共识机制，通过密码学抽签随机选择验证者，实现高吞吐量（约1000TPS）和低能耗。其创新点在于将验证权分散给所有持币者，避免了传统PoW的中心化矿池问题。Algorand还通过荷兰拍卖模式发行代币，曾引发市场高度关注。

Algorand计划将NIST标准算法Dilithium整合至签名协议，替代当前ED25519椭圆曲线算法，并优化共识机制的抗量子哈希函数（如SHAKE-256）。

Algorand2023年发布抗量子升级路线图，预计2025年完成测试网部署。与麻省理工学院（MIT）合作开发量子安全智能合约框架，支持可验证延迟函数（VDF）。同时，研究“状态折叠”技术，将智能合约执行结果压缩为抗量子哈希，减少链上存储负担。

- 意大利央行数字货币

项目“Leonardo”计划采用Algorand抗量子版本，实现央行数字货币的跨境结算，已通过欧洲央行量子安全评估。

- IOTA

IOTA专注于物联网场景，采用Tangle（缠结）结构取代传统区块链，基于有向无环图（DAG）实现零手续费交易。其核心机制要求每笔新交易需验证两笔历史交易，形成去中心化的共识网络。

IOTA早期使用Winternitz一次性签名（W-OTS），后因单笔交易签名体积过大（4KB）转向STARKs零知识证明，并探索量子安全分布式账本架构。

2023年弃用WOTS，2024年与荷兰QuTech合作开发量子通信与Tangle网络结合技术，实现量子密钥分发（QKD）与账本同步。推出“Post-Quantum Tangle”测试网，支持基于格的加密交易和抗量子身份验证。

- 欧盟政务数据存储

IOTA被欧盟区块链服务基础设施（EBSI）列为抗量子候选方案，用于存储跨境政务数据，如学历认证和医疗记录。

- Cord

由R3联盟开发的Corda专为金融机构设计，采用UTXO模型和公证节点机制，仅允许交易相关方验证数据，保护商业隐私。其智能合约支持法律条款编码，适用于供应链金融、贸易结算等场景。Corda不依赖全局共识，而是通过插件式共识算法适应不同业务需求，例如在跨境支付中实现快速结算。

Corda企业版整合NIST标准算法CRYSTALS-Kyber（加密）和CRYSTALS-Dilithium（签名），保护企业间数据传输，并与英国Post-Quantum公司合作开发抗量子智能合约。

2023年发布“Quantum-Safe Corda”企业版，支持Kyber加密的跨境支付协议，单笔交易加密时间控制在50毫秒内。开发“量子安全预言机”，为DeFi应用提供抗量子价格喂价服务。

- 荷兰ING银行升级

ING采用Quantum-Safe Corda升级跨境支付系统，实现欧元与美元结算的量子安全通道，日均处理量超10亿欧元。

- Minima

Minima是轻量级区块链网络，可在手机及物联网设备上运行完整节点，目标是通过Tx-PoW（交易工作量证明）实现彻底去中心化。其三层架构包括基础链（Minima）、通信层（Maxima）和扩展层（Omnia），支持即时支付与抗审查通信。Minima总量10亿枚，采用通缩模型，并与沃尔沃、爱立信等企业合作探索工业物联网应用。

Minima采用SHA3-256哈希函数和Winternitz一次性签名（WOTS），结合多层Merkle树结构（树中树），生成数十万一次性密钥。其数据修剪机制可自动清理历史签名，避免链膨胀。

协议层内置抗量子算法，避免比特币等链的硬分叉风险，因此无需分叉升级。整合ID Quantique的硬件随机数生成器，量子随机数增强，确保密钥生成无规律可循。

- 数字诺克斯堡

Minima被美国军方试点用于存储高敏感数据，如战略物资供应链记录，抵御量子计算机的“前向解密”攻击。

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