今年9月，IonQ公司发布了一份蓝图，详细阐述了如何利用量子计算机破解比特币及其他区块链所依赖的加密机制，以保障交易与钱包安全。研究人员估算，仅需配备20,000个物理量子比特、运行肖尔（Shor）算法的量子计算机，便可在不到26天内恢复256位椭圆曲线密钥。肖尔算法由麻省理工学院数学家彼得·肖尔于1994年提出，可高效解决质因数分解及相关问题——而这些问题正是当今公钥密码学体系的核心基础。
这一结果之所以引人注目，原因有三：其一，经典计算机完成同等计算可能需耗费数十亿年；其二，过去预估需超百万物理量子比特才能实现的攻击，如今仅需约20,000个；其三，IonQ已在其公开路线图中明确：计划于2027年制造出具备10,000物理量子比特的容错型量子计算机，2028年推出20,000量子比特版本。据此时间表，量子计算机是否真能在短短两年内攻破区块链加密？考虑到美国政府及众多企业IT系统同样广泛采用256位椭圆曲线签名进行安全通信，一个具备密码学相关能力的量子计算机（CRQC）或将提前到来，这无疑值得高度警惕。
IonQ总裁克里斯·巴兰斯（Chris Ballance）向《电子工程时报》强调：“我们提出这一研究，并非意在威胁现有密码体系——我们无意攻击密码学本身。密码学本质是非黑即白的：问题要么可解、要么不可解。正因如此，它可作为衡量量子计算机性能的清晰基准。”
他进一步指出：“你可以借此检验编译器栈是否高效、算法开发者是否技艺精湛——所有环节最终汇聚为一个明确的是/否答案。在新兴计算领域，如此清晰的基准极为罕见。”
IonQ发布的基准指标题为《在具备20,000量子比特的容错型离子阱量子计算机上，26天内计算256位椭圆曲线离散对数》。这份70页论文详述了端到端破解secp256k1椭圆曲线（比特币与以太坊所采用的安全标准）的路径，其硬件基于IonQ特有的纠错架构“行走猫”（Walking Cat）。该架构采用离子阱技术——即IonQ主推的量子比特类型——通过在网格中移动离子，并利用薛定谔态叠加原理构建“猫态”资源，实时检测并修正量子错误，防止其快速扩散导致计算崩溃。
据IonQ介绍，通过协同优化算法、编译器、硬件及纠错层，整体破解256位椭圆曲线密码所需的资源大幅降低。其中关键在于：计算过程中循环复用临时辅助量子比特，并重复利用被称为“猫态资源”的纠缠量子比特，从而显著减少所需物理量子比特数量。
巴兰斯表示：“我们已完整开发出整套技术栈，并将每一项操作编译至底层纠错原语——这并非仅停留在数学证明层面，而是真正落实到量子计算机可执行的具体指令层级。”
他认为，此次成果发布恰逢其时：“随着10,000至20,000物理量子比特设备的工程设计逐步成型，行业已从空想阶段迈入实体建造阶段——各团队正着手整合不同模块，推进实际落地。”
“我们展示了所有必要组件如何协同工作，也明确了为设定行业标杆所需做出的技术权衡。”他补充道。
从激光操控转向电子控制
传统离子阱量子计算严重依赖复杂自由空间激光系统来操控单个量子比特，极大制约了量子比特规模扩展。然而，2025年9月，IonQ收购了电子量子比特控制（EQC）技术先驱牛津离子（Oxford Ionics）——该公司由巴兰斯与牛津大学研究员汤姆·哈蒂共同创立。通过以集成于硅芯片上的电子电路替代原有光学系统，IonQ迅速演示出原型机，其双量子比特门保真度超过99.99%。相比之下，谷歌量子人工智能团队在其超导量子比特系统中报告的最高保真度约为99.88%。
IonQ董事长兼CEO尼科洛·德马西（Niccolo de Masi）当时表示：“我们所达到的量子性能水平，数十年来一直是行业的‘北极星’。”巴兰斯则强调：“在标准半导体晶圆厂制造的芯片上突破99.99%门槛，意味着我们已走上通往百万级量子比特的清晰路径，并将更快解锁强大商业应用。”
依托该技术验证，IonQ于今年7月收购美国硅芯片制造商SkyWater Technology，确保硬件规模化制造能力；同年9月正式推出Superion 256平台——一款采用EQC技术的256物理量子比特系统。同日，其关于破解区块链加密的论文亦同步发布。
巴兰斯透露：“目前我们已完成10,000物理量子比特芯片的设计，正送入晶圆厂生产下一代产品。大规模量子计算必须建立在高度可制造、可扩展的硬件平台上——不能困于复杂性泥潭，沦为类似大型强子对撞机式的科学实验。Superion平台使我们得以持续扩展芯片规模。”
更早的椭圆曲线突破进展
IonQ并非唯一在降低破解256位椭圆曲线密码所需量子比特数量方面取得突破的机构。今年3月，由加州理工学院、哈佛大学、伯克利分校、谷歌与亚马逊研究人员联合创办的初创公司Oratomic发表论文，指出中性原子量子系统仅需约10,000物理量子比特，即可在数日内破解该加密方案。他们写道：“尽管仍存在重大工程挑战，但理论分析表明，经适当设计的中性原子架构完全有能力支撑密码学相关尺度的量子计算。”
同日，谷歌量子人工智能团队联合以太坊基金会、加州大学伯克利分校及斯坦福大学研究人员发表论文，证实超导量子计算机可在约9分钟内、使用不足500,000物理量子比特完成相同任务。研究者呼吁：“所有易受攻击的加密货币社区应立即启动向后量子密码学（PQC）迁移。”
英国网络安全企业PQShield高级密码学研究员托马斯·普雷斯特（Thomas Prest）认同谷歌的紧迫性。其公司专注于研发抗量子攻击的后量子密码算法，并协助政府、金融机构等组织向量子安全标准过渡。他长期追踪CRQC发展动态。
“当前比特币与以太坊等加密货币极度脆弱，因其使用的数字签名不具备抗量子能力。”他表示，“它们已意识到风险，以太坊至少已制定明确的后量子签名迁移计划。”
他进一步指出：“从我的视角看，量子计算机不仅威胁加密货币，更危及整个依赖密码学的产业生态——我们正与国防部门及大型路由器制造商等开展合作，这些机构最担忧大规模加密系统的量子风险。”
普雷斯特认为，Oratomic与谷歌等机构的研究成果确实在推动CRQC进程，但尚需更多突破性进展方能实现真实世界攻击。不过，他将近期一系列论文视为“警钟”，敦促业界尽快启动PQC迁移，理想截止期限为2030年。“此类迁移需耗时数年而非数月——协议、软件与硬件均需全面更新。”
美国杜克大学教务长首席科学与技术战略官、IonQ联合创始人金钟相（Jungsang Kim）教授持审慎态度。他于2015年共同创立IonQ，2024年卸任CTO职务。审视各类量子技术最新进展后，他认为CRQC实现前仍面临大量工程挑战。
“我不确定是否还有未解的基础物理或理论问题。”他说，“当前核心在于执行能力——这仍需大量技术开发与创新，才能构成实质威胁。”
与普雷斯特类似，金教授亦不认为区块链椭圆曲线加密会在2020年代末被攻破，而更倾向2030年之后的时间线。但他强调，量子计算进展难以准确预测，更多投入、更大研究团队及跨机构协作可能加速成果落地。“我仍较乐观地认为2020年代末无法破解这些密码，但最新成果一致指向：我们必须尽快转向后量子密码学——绝不能容忍丝毫风险。”
那么，量子计算距离破解现代公钥密码标准（如椭圆曲线密码学）究竟还有多远？这一临界点常被称为“Q-Day”。全球各国政府机构已陆续发布指南，敦促组织及时迁移到PQC，以防全球性Q-Day灾难——信号明确：威胁已然临近。
普雷斯特与金教授的观点，与美国国家标准与技术研究院（NIST）于今年10月下旬发布的PQC迁移路线图高度一致。该文件要求：联邦高价值、高影响系统须于2030年底前采用PQC标准；整体联邦系统迁移目标设为2035年。
其他政府与机构的PQC迁移截止期限多集中于2030年或之后：加拿大、日本与英国政府定为2035年；澳大利亚建议2030年或更早；微软选择2033年；而Cloudflare设定为2029年——尤为值得注意的是，谷歌同样将自身目标定为2029年，且其对量子进展拥有第一手洞察。
结合产业动态与最新成果，IonQ判断Q-Day或将于本世纪末临近。巴兰斯直言：“这很大程度取决于你对安全态势的重视程度……但我们观察到，全球众多组织正重新校准目标至2028年。”
截至本文撰写时，总部位于悉尼的Iceberg Quantum公司已更新2026年初的估算：其容错量子架构预计仅需约98,000物理量子比特，即可在一个月内分解广泛使用的RSA-2048公钥算法。上月最新评估进一步将需求降至72,000量子比特，预期运行时间缩短至仅3.7天。
尽管Iceberg Quantum的结果仅以博客形式发布，未附详细论文，但其RSA-2048最新估算进一步印证：破解公钥密码所需资源正急剧下降，准备窗口期正在收窄。正如IonQ的德马西在发布比特币与以太坊椭圆曲线破解蓝图时所言：“2025年，我已指出Q-Day时间线正从2030年代提前至2020年代……我们的研究清晰界定了椭圆曲线保护系统的现实风险。”
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