好坏消息，区块链未来要被量子计算打败

颠覆的、划时代的、革命的……量子计算有太多的光环，也有一种非人的“冷酷”。 另一方面，从年初开始，区块链就乱七八糟。 风靡网络的“3点钟不眠区块链社区”神秘而火爆。

最近，他们不期而遇。 据外媒报道，一台拥有4000多个量子比特的量子计算机可以让区块链崩溃。 如果有人能做出这样一台量子计算机，每一笔交易都可以被解决和验证，未来所有的加密货币都将被它垄断，加密货币的信任体系也会瓦解。

听起来很可怕。 两个“仙女”好像在打架。 这是真的发生还是只是令人担忧？

“攻击链”威胁从何而来？

在有关量子计算对区块链的威胁的相关讨论中，持该观点的一方给出的论据主要包括两点：一是量子计算将威胁比特币的安全协议； 二是算力更大的量子计算机可以垄断“挖矿”。

诞生于2009年的比特币是区块链技术最著名的应用。 比特币的安全协议涉及两种类型的密码学，挖掘过程中使用的哈希函数和用于在区块链上提供数字签名的非对称密码学。

在“断裂论”支持者看来，量子计算机可能对这两条安全防线构成巨大威胁。 未来，量子计算机可以快速破解哈希函数，从而垄断整个区块链，让比特币的安全协议“失效”。

“挖矿”是指利用芯片的算力在比特币全球网络中不断进行哈希运算，比对手更快地解决问题，找出符合特定要求的随机数，从而赢得公众的记账获得系统奖励的比特币的账本权利。 本质上，“挖矿”是一个数学问题。

比特币常说的“51%攻击”是指在区块链中，如果一个矿工群体拥有全网51%的算力，那么他们处理区块的速度总是会比其他拥有49%算力的矿工群体更快. 片。 换句话说，他们将垄断整个区块链，并获得之后产生的所有比特币。

来自新加坡国立大学的 Daves Agarwal 和该校的研究人员在 2017 年 10 月发表了一篇关于量子计算机对“挖矿”的威胁的论文。 他们认为，至少在未来十年内，ASIC矿机（以ASIC芯片为核心算力的矿机）“挖矿”的速度将超过量子计算机，但十年后，量子计算机的“挖矿”速度将明显高于量子计算机。 推动。

现在说“突破”还为时过早

针对“4000个量子比特的量子计算机可以解体区块链”的说法，中科院微电子研究所集成电路先导技术研发中心研究员吴振华表示，这不是空话.

“这是有根据的，是用枚举法破解区块链所需要的算力和4000个量子位的算力进行比较后做出的判断。当然，要求也很高，需要4000个量子纠缠位。” ，同时保证极低的错误率。” 吴振华解释道。

实际情况是，目前的量子计算机最高可以达到72位的计算能力，而且越往上越难。

作为国内最早的区块链技术研究者之一，中科院自动化研究所副研究员袁勇的态度非常明确：“总的来说，我不太认同量子计算构成对区块链的威胁（声明）。”

“首先，对方没有从发展的角度看问题，量子计算和区块链，或者说量子计算和密码学，一定会呈现出共生演化的趋势，现有的比特币密码学体系是不相上下的。” 袁勇说，“我相信密码系统和区块链技术会有相应的手段来应对量子计算的威胁。”

袁勇还驳斥了量子计算计算能力惊人的观点。 据他介绍，比特币的共识算法是基于算力的，因此可能面临量子计算的威胁。 然而，区块链技术体系中的共识算法自PoW（Proof of Work，工作量证明机制）以来呈现出百花齐放的发展趋势。 目前至少有30多种共识算法。 很多其他加密货币的共识算法都不是基于算力挖矿的，比如权益记账、代表记账、随机记账等。另外量子计算能破解比特币吗，可以使用Paxos和Raft等传统的分布式共识算法，这些共识协议在很大程度上可以抵抗量子计算计算攻击。 因此，如果量子计算确实构成威胁，区块链可以通过切换共识协议来解决它。

袁勇解释道：“当然，这些新的共识协议，尤其是那些用在公链上的，还有待证明其有效性。目前最安全的是比特币的PoW共识。但这些共识算法的未来可期。、我们实际上有很多选择。”

袁勇笑着说：“量子计算对比特币有威胁，但对传统银行系统的威胁更大。天塌下来，有一个高大的人站在上面。就体积而言，它不足以让比特币‘忧天’。” ”

短期内或难以实现“量子霸权”

量子计算最近取得了成功。 3月6日，谷歌宣布推出72位通用量子计算机Bristlecone（“Bristlecone Pine”），错误率低至1%，与9位量子计算机相当。 此前，IBM 刚刚曝光了其 50 量子位量子原型的内部结构。

本土势力也不甘示弱。 近日，中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟正式发布了中科院与阿里云联合打造的11量子位超导量子计算云平台。 量子计算云服务系统。 郭光灿院士团队还介绍，其独创的量子计算云平台已成功推出32位量子虚拟机，并实现了64位量子电路仿真，打破了IBMQ的56位仿真记录。

这一系列动作，让今年的“量子霸权”之战比预期来得更早。 “量子至上”也叫量子优越性，即拥有50个量子比特的量子计算机优于目前任何经典计算机，只有实现“量子至上”才算是真正意义上的量子计算机。

量子计算可以颠覆现有的计算产业。 它可以通过枚举算法轻松解决大量现有复杂算法只能解决的问题，实现对量子效应的直接模拟。 但吴振华表示：“虽然量子计算的威力没有被夸大，但实现起来难度很大。由于种种原因，很多观点或报道（对量子计算的预期）过于乐观。”

谷歌推出的量子计算器 Bristlecone 最多可支持 72 个量子比特量子计算能破解比特币吗，并号称“为构建大型量子计算机提供了非常有说服力的原理证明”。 而如果能够将量子处理器的错误率控制在足够低的水平，在解决明确的计算科学问题时，将能够超越传统的硅计算机，实现所谓的“量子霸权”。

不过，要实现“量子至上”还有很多困难需要克服，何时实现还不得而知。

量子计算伴随着噪声，即随机波动和误差。 对此，技术乐观主义者认为，“降噪”是一个技术和工程问题，迟早会被解决。

另一群人不这么认为。 Jill Karai，耶路撒冷希伯来大学的数学家，是反量子计算的代表人物。 他一直关注量子计算的复杂性和噪声。 在他看来，噪声的降低必然伴随着量子比特数量的指数增长。 由于后者无法实现，“量子至上”也难以实现。