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量子计算与区块链的相遇
  • 量子计算与区块链的相遇

    Innov100
    2019-06-25 17:25:49
  • Gartner发布了最新预测2019年十大战略技术:自主设备、增强分析、AI驱动的开发、数字孪生、边缘计算、沉浸式体验、区块链、数字隐私和道德、智能空间、量子计算。其中量子计算和区块链是一对有趣的组成,当他们相遇之后,会产生什么样的矛盾和碰到出何种效果呢?

    量子计算和区块链的矛盾

    量子计算与区块链是当下两个热门技术,二者因为密码学技术联系在一起。量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态,从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。例如,普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个,而量子计算机中的2位量子位(qubit)寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态。

    区块链是一种经典数据库类型,它存储着与过去有关的信息,例如财务或其他交易历史记录。独特的设计使它难以被篡改,并且不需要一个中央机构来维持其持续的准确性。根据2015年世界经济论坛调查显示:到2027年,预计全球GDP的10%将可以被储存在区块链技术中。但是,区块链可能会因另一项即将到来的重大技术而面临麻烦——那就是量子计算机。传统计算机通过控制晶体管的开启或关闭,将数据表示为1和0,而量子计算机使用的则是量子比特。由于量子物理所具有的一部分超现实特性,量子比特可以处于同时为0和1的叠加状态。

    量子计算会破坏区块链吗?

    区块链技术是比特币等加密货币的基础,因其具有高度安全性而备受赞誉。区块链中的每个事务都与周围的事务相关联,这使得黑客很难操纵记录。为了能够操纵区块链,量子计算机必须运行能够计算非常大的素数值和因子的算法。如果做得足够快,这种算法可以破解区块链元素上的私钥加密,使整个系统容易受到攻击。因此,有人提出疑问,量子计算会破坏区块链。

    3月27日,被誉为“现代密码学之父”的图灵奖得主惠特菲尔德迪菲(Whitfield Diffie)在博鳌亚洲论坛上采访时表示,区块链技术在量子计算面前并不脆弱。

    迪菲认为,量子计算只会威胁到密码学中非常窄、但非常重要的一个领域,上世纪70年代建立起来的公钥加密体系会变得脆弱。但密码学中的许多技术,包括区块链用到的哈希编码在量子计算面前并不脆弱。

    似乎,区块链并不是那么不堪一击。

    碰撞后的火花

    现在俄罗斯科学家已经研发出了一种量子技术来保障各区块链的安全。也就是说,这种全新的区块链加密方法利用的恰恰是对区块链本身造成安全威胁的量子计算技术。

    在位于莫斯科的俄罗斯国家量子研究中心,研究者Evgeny Kiktenko及其团队已经设计、建造以及测试了首个量子区块链系统。顾名思义,该系统将以量子加密技术保障区块链的安全。目前,该技术已投入到了商业应用中。

    Evgeny Kiktenko表示,他们已经使用瑞士公司ID Quantique的商用量子加密系统搭建起了一个上文所描述的量子识别系统。他们说:“我们已经开发了一种基于信息理论安全认证的区块链协议,在这个网络中,每对节点都是通过量子密钥分发链路相连接。”

    为了验证量子区块链技术的可行性,该团队已经在拥有四个用户的网络中进行了测试,其中一个用户试图通过做出双倍的支出来验证系统的可靠性。“这个协议仅仅通过两轮信息沟通就识别出、并取消了双倍支出的交易申请,并且在同一时间就形成了只允许进行合法交易的区块。”

    无论如何,量子技术的发展就是这样,成熟的量子计算机既可以攻克任何使用传统密码技术保存的信息,它也可以被用来和区块链技术结合,提升密码保护的安全等级。不得不说,技术就是在这样的自我矛盾之中一点一点进步的。

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