區塊鏈:科普 | 什么是量子計算機？為什么它對加密貨幣是種威脅？

作者：HarryLeeds

概要

加密愛好者擔心量子計算機的影響。

一些數字資產可能成為量子計算機的受害者。

未來，量子計算機可能會為大眾，甚至犯罪分子所用。

近日，由中國研究人員創造的九章量子計算機問世，該計算機比谷歌的原型機要快上100億倍之多。借此，此文將解釋量子計算機的重要性，以及它對加密領域的影響。

什么是量子計算機？

量子計算機是一種超級強大的計算機器，它處理信息的速度比傳統計算機要快100萬億倍左右。這種強大的能力在處理大量數據、建立電路模型以及未來其他更多的可能性上將派上用場。

然而，這項技術也有黑暗的一面。研究人員認為，量子計算機可以徹底瓦解我們所知的計算機安全。在如此強大的數據處理能力下，任何代碼的分析時間都不會超過片刻。這就意味著，量子計算機可以在一秒鐘內讀取TB級的數據，從而破解密碼。

民盟中央建議加速元宇宙科普和立法:3月4日消息，民盟中央已起草了《關于“元宇宙”技術發展的提案》，并將提交全國政協十三屆五次會議。在提案中，民盟中央建議，在科普層面需加速知識傳播，法律層面則需加快立法步伐。民盟中央擬提交的提案指出，目前，在新興網絡層面，相關政策法規相對缺失。“元宇宙”在未來將會帶動形成全新的網絡形態，當遇到突發輿情，全虛擬的環境、場景將更難進行源頭追蹤、問題疏導。因此建議應盡早加快立法研究，盡快形成與技術、市場發展相適應的治理模式和法律基礎，全面提升我國社會治理的水平。建議組織相關部門，針對“元宇宙”相關需求、風險進行立法研究，并盡快發布。此前消息，民進中央擬向全國政協十三屆五次會議提交《關于積極穩妥推進元宇宙技術和產業發展的提案》。建議推進元宇宙技術產業發展，建立相關監管治理體系。（華夏時報）[2022/3/4 13:37:12]

例如，銀行交易及信息是在RSA算法的幫助下加密的。要破解RSA，普通計算機需要幾百年甚至幾千年的時間，然而量子計算機則可以在幾分鐘之內破解RSA加密技術。

歐科云鏈集團正式啟動區塊鏈科普行動“星途計劃”:歐科云鏈集團于4月26日，正式宣布啟動了區塊鏈科普行動——“星途計劃”，行動包括將在全國范圍展開系列沙龍，加大力度推進區塊鏈科普進機關、進國企、進校園等，聯合政府部門、行業協會等共同構建起更加完善和有效的區塊鏈科普教育生態，與此同時，直擊區塊鏈科普現存痛點，推出簡單易懂的“秒懂區塊鏈”公益短視頻課。

該計劃旨在全維度推動社會建立對產業更清晰的認知，與“鯤鵬計劃”一道助力數字經濟及區塊鏈產業本身健康發展夯實“人才”和“產業認知”兩大基礎。[2021/4/26 20:59:37]

IBMQ歐洲大使MarkMattingley-Scott在闡述量子計算機的研究進展時說：“我們現在已經到了擁有且能夠使用量子計算機的階段。我們能夠對它們進行編程，而且正在尋找一種方法，使它更加工業化、且穩定強大。我們正在學習如何為它們編寫算法，也在研究不同類型的量子計算。”

Mattingley-Scott確信，人類已經為這樣的機器做好了準備。他還認為，我們也為后果做好了準備。

量子計算機的運作原理

量子計算機與傳統的計算機不同，它不是以比特或字節，而是以量子比特，即qubits來運作的。這種技術使得計算機處理速度提高了數百倍。

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

此外，量子計算機的硬件也比前代產品更復雜。與傳統的計算機相比，它有更多的部件，而且必須不斷地進行過冷處理。

動態 | 人民日報官方微博科普區塊鏈 強調區塊鏈不等于比特幣:人民日報官方微博今早發表9圖科普區塊鏈。其中涉及區塊鏈的特點有：1、安全；2、不可篡改；3、可訪問；4、無第三方。區塊鏈對未來的影響：1、不需繁瑣個人證明；2、看病避免反復檢查；3、旅行消費更加便捷；4、交易無需第三方。同時強調，區塊鏈不等于比特幣。比特幣只是區塊鏈技術的一種應用，區塊鏈還有醫療衛生、食品安全、版權保護等諸多應用領域。[2019/10/28]

市面上的量子計算機

量子計算機的原型出現在20世紀末。2019年秋天，谷歌提出了他們的最新發展，并展示了量子計算的巨大可能性。

NASA的一項實驗表明，這臺機器需要3分20秒才能完成的計算，對于當時最強大的傳統超級計算機而言，則需要1萬年。

出于未知的原因，NASA刪除了他們的報告，但《金融時報》的記者卻保留一份副本。

2020年12月初，一種新的、更強大的量子計算機“九章”問世了。它是由一群中國科學家在著名物理學家潘建偉的領導下創造的。

根據《科學》雜志上其實驗結果顯示，該量子計算機的生產力比谷歌的計算機高出百億倍，而比傳統的超級計算機則高出100萬億倍之多。

聲音 | 中科院姚建銓：要加快推進區塊鏈與物聯網融合的科普 培訓:據新華網消息，日前，在區塊鏈與物聯網融合發展峰會上，中國科學院院士姚建銓說，關注區塊鏈技術里面的大數據，跟區塊鏈技術結合起來進行測量和檢測，能更好地提升激光清洗技術。姚建銓建議，無錫今后要加快推進區塊鏈與物聯網融合的科普、培訓，正確引導廣大人民群眾對技術的認知；同時，建立專業、權威，但又普適、成套的理論體系和標準，以此切入區塊鏈的實際應用。[2018/9/18]

但研究人員并沒有透露這種級別的量子計算機的價格。

量子計算機在政府服務中的應用

新型量子計算機的研究人員認為，這臺機器的誕生已接近于“量子至上”。一臺能夠快速解決非常困難的工作的卓越計算機，可以讓國家在從化學、人工智能到大數據分析等多個領域獲得優勢。

“量子至上”意味著計算機可以在合理的時間內完成傳統計算機基本不可能完成的計算。

研究人員解釋說，10萬年前，智人能在進化斗爭中成為戰勝尼安德特人的勝利者的原因就在于，他們有溝通和分享信息的能力。

到了21世紀，人們繼續發展通信，而且已經在量子層面上進行。潘建偉確信，這一領域的成就將成為人類未來進化的基礎。

量子計算機如何成為礦工的敵人

掌握一臺優越的計算機，可以讓一個人或一個團體在網絡中獲得優勢，甚至控制網絡，從而使加密挖礦行業受到威脅。

眾所周知，挖礦需要大功率的設備。加密資產的礦工利用計算機的計算能力來解決數學問題。其中，一些人運行的是傳統計算機，而另一些人則購買了加密挖礦專用的ASIC設備。

誰先解決了數學問題，誰就能獲得區塊獎勵，也就是說電腦越強大，它解決問題并獲得以比特幣支付的獎勵的幾率就越大。有時礦工們會聯合起來，一起解決問題。但唯一的缺點是，利潤需要在礦池成員之間分配。

礦工是分散在全球各地的，而這也是加密領域去中心化的實現方式。?

2020年12月10日礦工前四天的區塊獎勵分配情況。來源：blockchain.com

上面的餅狀圖清楚地表明了，比特幣礦工的活動主要分布在個人和大池子之間。大家都在競爭獲取獎勵的權利，而這也是為什么沒有一個“領跑者”的原因。

礦工在比特幣網絡上所使用的算力總量稱為哈希率。由于競爭帶來的對抗，且大家使用的設備基本相同，所以該領域基本是公平的。

然而，量子計算機的計算能力完全不同。它們可以破壞上述平衡。一臺量子計算機可以輕松占到比特幣51%的哈希率，也可以發起所謂的51%攻擊。也就是說，量子計算機的所有者能夠完全控制加密貨幣市場。

這樣的攻擊行為將破壞網絡的正常運行，并將阻止交易確認。更重要的是，51%攻擊還會帶來“雙花”威脅，并逆轉已經確認的交易。

要想利用普通計算機和ASIC實現這樣的攻擊，則需要大量的資源，包括貨幣和電力。然而，連接到加密貨幣網絡的量子計算機則可以快速、低價地完成這種攻擊。

為什么量子計算機對加密貨幣是種威脅？

搶占比特幣的大部分哈希率，或者其他加密貨幣的哈希率，可能意味著一個加密項目的毀滅。因為只有擁有相當計算能力的用戶或用戶群才能抵御這樣的攻擊。

然而實際上，這種計劃不太可能成為現實。其中的問題是，購買一臺量子計算機并成為加密犯罪分子基本是不可行的。同時，用量子設備攻擊比特幣網絡也可能是致命的。

據Deloitte的分析師表示，量子計算機可以通過利用龐大的計算能力來獲取密碼或代碼從而竊取加密貨幣。更準確地說，調查人員得出的結論是，這種威脅程度將取決于幣的類型。他們認為，至少有25%的比特幣存在著這樣的高風險。?

比特幣量子化漏洞。圖源：Deloitte

英國密碼學公司PostQuantum的CEOAndersonCheng在接受Decrypt采訪時指出，加密社區應該嘗試開發工具來抵御量子盜竊。否則，在他看來，這些機器的破壞力可能會終結比特幣。

一個令人振奮的事實是，目前，美國國家標準與技術研究所(NIST)正在開發后量子密碼學算法。在這個小組的幫助下，理論上，一種加密貨幣將可以分叉成一個抗量子的區塊鏈分支。而這個新的“分支”可以在抗量子算法的基礎上繼續運作。

NIST的成果可能最快會在2022年出現在市場上。但在此之前，加密社區將陷入對未來的“量子不確定性”中。

不管這種風險會有多大，在某些時候，社區也可能會達成共識，認為量子計算機只是給比特幣帶來了太多的風險。

加密社區害怕什么？

最近，一位受歡迎的加密分析師，也就是PlanB的《S2F—ForecastingModels》的作者，在他的讀者中做了一個調查。主要問題是比特幣可能面臨的風險。

據其調查，量子計算機，無論其破壞力如何，都只是第二大擔憂。根據加密社區的說法，比特幣最可怕的威脅是來自當權者的監管壓力。此外，比特幣面臨的其余危險包括：

集中挖礦。比特幣70%以上的哈希值都來自中國,如果政府控制了當地的礦工，那么比特幣網絡就可能會受到威脅。

黑客、漏洞和網絡犯罪。

金融衍生品。

分叉——即BTC的新改進版本。

目前，針對量子計算機對加密領域的影響，加密社區主要可以分為兩大陣營：一派認為量子計算機對數字資產構成了生存威脅，而另一派則認為沒有任何危險。

盡管當前，量子計算機只在大型研究集團和政府的要求下運行，但不排除未來可能會為大眾，甚至犯罪分子所用。

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