前段时间有媒体报道称,如果有人能造出一台具有4000个以上量子比特的量子计算机,将可以重构(瓦解)区块链。事实果真如此吗?

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先来了解一下,什么是量子计算机。

简单来说,量子计算机的运行单位是量子比特(qubit)而非普通计算机的比特(bit)。普通计算机只能依靠1或0这两种状态进行数据的存储;而一台拥有两个量子位的量子计算机,却可以实现00、01、10和11这4种不同的有效状态值。

这意味着,量子计算机每一个量子比特的运算能力都远远高于传统比特。而且,当量子比特数量越大时,这种运算速度的优势将越明显。

按照耶鲁大学罗伯特·舍尔科普夫教授(Robert Schoelkopf)的说法,“当量子计算机拥有50或者100个量子比特,而且这些量子比特能工作得很好,那么你就可以用这个量子计算机做世界上任何普通计算机永远都不可能做的计算工作”。

如何理解量子计算对区块链的“威胁论”?-量子客

纵观量子计算机的发展史,在20世纪的八十年代,量子计算机可以说更多是处于纸上谈兵状态。一直到1994年彼得·秀尔提出了量子质因子分解算法后,量子计算机才变成了热门的话题。而在二十多年后的2017年,世界首台量子计算机才与众人见面。

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什么会有人认为对区块链有威胁呢?主要是因为其强大的计算能力会使区块链的安全防线变得不再牢固。

大家知道,比特币的安全协议涉及两种类型的密码学,即挖掘过程中使用的散列函数(哈希函数)和用于在区块链上提供数字签名的非对称密码术。量子计算机未来能很快破解哈希函数,从而垄断整个区块链。甚至有预测称,2027年量子计算机的舒尔算法(Shor’s algorithm)能在十分钟内破解密钥。

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然而,量子计算机真有那么可怕?大家其实不用太过于恐慌。

因为现实的情况是,目前的量子计算机最多实现72比特的计算能力,并且越往上增加难度越大。比如,实现量子计算还面临着一项基础性困难,随机波动、量子比特的热能甚至基本的量子物理过程都可能会改变量子比特所处的状态,对它造成干扰。

而量子计算在发展的同时,密码学必然也会与时俱进,10年后的量子计算机遇现有的区块链密码体系不可相提并论。所谓的量子霸权,不容易实现。

责任编辑:张伟

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   文/许丽萍