31 10 月 量子運算來襲，區塊鏈安全體系該如何演進？
量子運算在長期而言，可能對數位資產構成真實且重大的威脅。當量子電腦的運算能力發展到足夠成熟的程度時，將可能破解現行用以保護多數區塊鏈的加密系統，特別是依賴橢圓曲線簽章（Elliptic Curve Signatures）的區塊鏈協議。目前的量子硬體仍遠不足以進行此類攻擊，但研究人員預測，大規模且具容錯能力的量子電腦，可能會在 2030 年代中期或更晚的時間出現。屆時，那些曾重複使用地址或公開金鑰的錢包，將成為潛在的攻擊目標。各類數位資產的脆弱程度不盡相同，主要取決於金鑰的儲存方式與揭露時機。相對而言，擁有彈性治理機制與可升級協議架構的網路，將更具備轉向「後量子加密」（Post-Quantum Cryptography）的能力。目前，業界與學術界已著手研發並推動抗量子攻擊的加密演算法標準化工作，許多區塊鏈生態系也正規劃分階段的遷移策略，藉此在量子運算成為實際威脅之前，提前降低潛在風險。
量子運算對數位資產帶來的風險為何？
量子運算為數位資產帶來潛在的長期風險，因為許多加密貨幣所依賴的密碼演算法，若面對足夠強大的量子電腦，可能被削弱甚至破解。當前多數區塊鏈（包含 Bitcoin 與 Ethereum）皆使用橢圓曲線數位簽章演算法（ECDSA）來保護交易簽章安全。若出現能運行 Shor 演算法的大型量子電腦，理論上即可從公開金鑰推算出對應的私鑰，讓攻擊者能假冒使用者並竊取資金。同樣地，用於挖礦與地址生成的雜湊安全假設，也可能受到 Grover 演算法的挑戰，該演算法可加速暴力破解搜尋的過程。不過，這類攻擊需仰賴遠超當今原型階段的量子電腦，尤其在量子位元數量、錯誤修正與運算穩定性方面仍存在巨大技術鴻溝。
根據目前的估計，量子運算在至少未來十年內，甚至可能更久，都不會對主要加密貨幣構成實質威脅。專家的預測差異相當大：有部分研究者認為，約在 2030 年代中期可能出現對密碼學具有實際威脅等級的量子電腦；但也有人認為，需再經過數十年，具備容錯能力且能即時破解橢圓曲線金鑰的量子機器才可能問世。真正的挑戰不僅在於增加量子位元（qubits）的數量，更在於打造低錯誤率、穩定的系統，使數百萬個實體量子位元能被組合成數千個具長時間運算能力的「邏輯量子位元」（logical qubits）。目前的量子硬體仍處於「噪聲中階段」（Noisy Intermediate-Scale Quantum, NISQ），雖適用於研究用途，但尚不足以對全球金融網路或加密貨幣系統發動攻擊。
不同類型的數位資產，其曝險程度也不盡相同。對於從未在區塊鏈上公開過公鑰的地址（例如多數現代化的 Bitcoin 錢包），因為鏈上僅能看到經雜湊處理的公鑰，因此短期內相對較不易受到攻擊。真正的風險主要存在於重複使用或已公開公鑰的錢包、早期帳戶，以及舊式多重簽章（multisignature）架構。此外，智慧合約平台與 DeFi 應用依賴大量金鑰的簽章驗證，若量子運算能力迅速提升，將擴大整體的攻擊面。相對而言，那些底層架構具備可升級治理機制（upgradeable governance）的代幣或網路，更有機會順利過渡至「後量子加密」體系。而採取不可變設計、或決策協調速度緩慢的網路，則可能在面對這項技術變革時陷入適應困難。
目前已有多項緩解措施正在進行中。許多以格基（lattice-based）或雜湊（hash-based）為基礎的「後量子加密」（Post-Quantum Cryptography, PQC）演算法，正由美國商務部下屬的國家標準與技術研究院（NIST）等全球機構推動標準化進程。部分區塊鏈專案已經整合或測試過後量子簽章機制，而 Bitcoin、Ethereum 等主流網路的開發者，也正評估各種遷移方案，以在不影響使用者操作的前提下維持安全性。某些資產，特別是採用雜湊型簽章機制，或自設計階段即考量量子抗性（quantum resilience）的系統，已具備較高的防護能力。整體轉型預期將以漸進方式進行，透過層級式的過渡方案（例如可選擇使用量子安全地址），讓使用者能在量子威脅真正出現前，逐步轉移資金。總結而言，量子運算確實構成一項長期且真實的風險，但其威脅並非迫在眉睫。隨著研究與標準化工作的持續推進，未來出現突發性或難以控制的安全中斷事件的可能性正不斷降低。
什麼樣的標準才能讓數位資產具備「量子抗性」？
若一項數位資產所使用的加密基礎（cryptographic primitives）在面對大規模、具容錯能力的量子電腦時仍能保持安全，即可被視為「具備量子抗性」（quantum resistant）。目前多數區塊鏈系統仍依賴橢圓曲線（Elliptic Curve）或 RSA 為基礎的公開金鑰加密法，這些演算法一旦量子電腦運算能力足夠強大，便可被 Shor 演算法破解。若要具備抗性，數位資產必須採用基於數學問題、且被認為對傳統與量子運算都極難求解的簽章與金鑰交換機制。這通常意味著要從傳統的「數論假設」（number-theoretic assumptions）轉向其他加密模型，例如：格基加密（lattice-based cryptography）、雜湊基加密（hash-based cryptography）、多變數多項式加密（multivariate cryptography）、碼基加密（code-based cryptography）。換言之，「量子抗性」並非取決於資產的應用場景，而是取決於其底層所採用的加密演算法是否能抵禦量子運算的攻擊。
第二項關鍵標準，與公鑰與簽章的「曝光方式」有關。在多數區塊鏈上（包含 Bitcoin 與 Ethereum），使用者的公鑰僅會在花費資金時才被揭露；在此之前，鏈上只能看到公鑰的雜湊值。這種設計提供了一種「延遲防護」機制，因為即使是量子電腦運用 Grover 演算法進行反向搜尋，也仍需耗費大量暴力運算。然而，量子加速仍可能在未來削弱這層安全邊際。真正具備量子抗性的資產，會避免以容易受到攻擊的格式公開公鑰，或是採用即使量子電腦能取得公鑰，也無法據此發動有效攻擊的簽章機制。實務上，這意味著不僅要檢視所採用的簽章演算法本身，也必須評估金鑰在交易流程中如何被傳輸、儲存與重複使用，以確保整體設計能在量子時代維持安全性。
數位資產能否及時具備量子抗性，也取決於其治理機制與升級路徑。即使某項資產目前仍依賴容易受到量子攻擊的加密方式，只要該網路具備明確且可協調執行的機制，能在量子攻擊成為現實威脅之前，完成金鑰輪換、地址遷移或轉換至後量子簽章系統，仍可視為「具未來安全性」（future secure）。具備靈活腳本環境或強大社群治理架構（例如去中心化自治組織 DAO）的網路，在進行這類遷移時相對具備更高的可行性。相對地，那些結構僵化、缺乏升級框架，或需數百萬使用者協調更新的網路（如 Bitcoin 的共識模式），則可能在量子威脅實際出現之前，面臨調整與應變的困難。
真正的量子抗性，還必須同時考量效能、去中心化程度與操作上的權衡。部分後量子加密機制會產生體積龐大的簽章，或需要高度運算資源，這在高吞吐量區塊鏈或低功耗裝置上可能難以實現。因此，具備量子抗性的數位資產，必須在「理論上的強度」與「實務上的可行性」之間取得平衡：既要確保能抵禦量子攻擊，又不能犧牲網路效率與去中心化特性。理想的目標，是採用既能對抗量子威脅、又維持良好可用性與擴展性的加密方案。換言之，「量子抗性」並非單一功能，而是一組綜合特質的體現：包括數學上穩健的加密基礎、謹慎設計的協議架構、靈活的升級能力，以及與實際運作環境相容的效能表現。
數位資產該如何降低潛在的量子攻擊風險？
要減輕未來量子攻擊的風險，首要之務是在大型量子電腦尚未實用化之前，提前規劃加密系統的轉換路徑。第一步是全面評估協議中使用加密假設的範圍與方式：包括金鑰生成、簽章演算法、雜湊函數、地址格式以及網路訊息傳遞等層面。透過這類「加密結構盤點」（cryptographic mapping），開發者與生態系參與者能辨識出最脆弱的部分，並據此確定優先順序，找出哪些加密基礎元件需要率先遷移至「後量子」替代方案，例如格基加密或雜湊基加密機制。
第二項緩解途徑，則著重於盡可能降低公鑰的曝光風險。在許多現有系統中，公鑰在使用者花費資金前都被隱藏於雜湊地址之後。若能推廣「一次性使用地址」（one-time spend addresses）的最佳實務、避免地址重複使用，並設計可自動輪換金鑰的錢包機制，便能建立一道時間緩衝，使即便具備量子運算能力的攻擊者，也難以在短時間內由已公開的公鑰推導出私鑰。雖然這樣的設計並不能讓網路達到「完全抗量子攻擊」的程度，但它能有效延長安全緩衝期，並在系統過渡至後量子加密期間，降低立即暴露於風險下的資產數量。
另一項關鍵措施，是發展與測試「混合型加密機制」（hybrid cryptographic schemes），將傳統與後量子簽章技術結合使用。混合簽章的概念，是讓交易能同時透過傳統的橢圓曲線系統與量子抗性演算法進行驗證。此設計可確保向後相容性、維持與現有基礎設施的互通性，並讓網路能逐步導入新型加密系統，而無需立即進行共識層的硬分叉。針對混合加密方法的研究，以及由 NIST 等機構主導的標準化工作，將有助於建立一套統一框架，使各區塊鏈網路能以協調且有序的方式，推進至量子安全的加密體系。
要有效降低量子攻擊風險，除了技術層面的解決方案外，社群與治理層面的準備同樣至關重要。數位資產應建立完善的升級路徑，透過治理機制、協議改進提案，以及錢包層級的遷移計畫，確保在需要時能協調推動加密標準的轉換。同時，必須針對使用者、交易所、託管服務商與節點營運者進行教育，讓他們理解潛在風險與金鑰安全遷移的正確步驟。儘管量子威脅成熟的時間仍充滿不確定性，但主動的準備能降低倉促應變與緊急變更的風險。綜合而言，透過提前的加密研究、謹慎的公鑰曝光管理、採用混合簽章架構，以及強健的升級治理機制，數位資產生態系將能在「後量子時代」中安全地完成過渡。