量子计算能否对比特币构成威胁

关于量子计算，市面上已经有很多局和都市传说。我们的想象力非常强大，足以让我们相信尼斯湖水怪会将人拖入水下，人工智能崛起且开始表现出人类的特质，现在又出现了一种神秘的量子算法，可以将比特币从地球上抹去。

那么，量子计算到底是什么?它真的会对比特币构成威胁吗?它会不会最终剥夺数字黄金的价值?

什么是量子计算?

量子计算是利用叠加和纠缠等量子现象解决数学难题的新兴科学分支。2019年，谷歌声称它造出了一台“量子霸权”计算机，只需要花200秒，就可以解决目前最快的超级计算机要花一万年左右才可以解决的任务”。来自合肥科技大学的中国科学家研发出了一台机器，据说只需200秒就能解决玻色子采样问题，即便是速度非常快的超级计算机TaihuLight，解决这个问题也需要大约25亿年。

三家机构联合开发可抵御量子计算攻击的区块链:8月10日消息，美洲开发银行及其旗下创新实验室IDB Lab与剑桥量子公司（CQ）和墨西哥蒙特雷理工学院确定并解决了量子计算机开发对区块链网络构成的潜在威胁。针对这些威胁，该项目团队开发了一种加密层，可让区块链网络保护自身免受此新一代计算技术的影响。目前，人们确定了区块链网络的四个潜在威胁领域，包括网络节点之间的通信和数字签名交易的完整性每个威胁领域都依赖于易受量子计算机攻击的密码和密钥，需要实施改进方可确保区块链网络的安全性与完整性。为应对这些威胁，人们基于以太坊技术，在LACChain Besu区块链网络上开发了一种能够保护网络并抵御量子计算机攻击的后量子加密层通过剑桥量子公司IronBridge平台提供的防量子攻击密钥，对各种交易和通信进行保护该平台使用量子计算机来生成经验证的熵。（美通社）[2021/8/10 1:46:38]

那么，这些叠加和纠缠的概念是什么?它们最终会对比特币网络安全造成什么影响呢?

戴万阳：区块链互联网与新基建及量子计算:金色财经报道，数字岛与清华大学技术创新发展中心联合主办的“2020高校区块链技术创新云论坛”6月20日成功举办。论坛由数字岛发起人兼CEO刘靖主持，汇集“百校百人百媒”，探讨高校区块链技术创新与人才培养。

南京大学教授博导、迪普思数字经济研究所首席科学家、美国区块链与量子计算SIR Forum理事长与CEO、大数据区块链与智能信息专委会主任、可信区块链专委会特邀专家戴万阳发表了名为《区块链互联网与新基建及量子计算》的主题演讲，全面讲述了区块链与量子区块链的概念内涵、演化发展、在社会各个领域具体应用和存在的风险因子，重点从大数据和行业的角度给我们阐述了区块链技术在新时期的重要地位与作用。[2020/6/21]

叠加

声音 | 专家：量子计算机或可在数年内破解加密技术密钥:据bitcoinnews消息，西班牙IT公司Indra Sistemas的专家Wander Cunha表示，虽然加密解决方使得传统计算机无法轻松破解密钥，但量子计算机可能在短短几年内就能成功实现破解。而这可能会影响包括比特币在内的整个加密系统。[2018/11/26]

叠加是指量子系统能够同时处于多种状态。”这里“和“那里”，”上“和“下”，”1“和“0”，还有–是的，这和比特币挖矿有关系。

在比特币挖矿中，计算机必须解决一个数学问题，即寻找尽可能小的32位随机数，直到找到满意的解决方案。

使用普通的、无论算力多么强大的挖矿装备来寻找这个随机数，都需要大量的能量。但是量子计算机，理论上可以在几秒钟内解决这样的问题，而不需要花费太多的能量。

这是因为，与普通比特只能是1或0不同，量子比特可以同时是1和0，极大地加快了发现新区块的过程。

纠缠

所以，叠加似乎可以让比特币的计算变得不值一提。然而，这只是问题的一部分：还有另一种量子现象——纠缠，即网络中的所有参与者有可能同时就一个测量结果达成一致，这听起来很像共识——比特币工作证明的一部分。

通俗地说，量子纠缠是一种在量子尺度上观察到的现象，纠缠的粒子保持着联系(某种意义上)，这样无论两个粒子之间的距离有多远，对其中一个粒子进行的操作都会影响另一个粒子。

也就是说，纠缠与叠加结合在一起，看起来似乎会在不久的将来让比特币的基本部分走向消亡，仅仅因为量子计算机在理论上能够超快地执行所有的操作——但它们，真的可以吗?或者说，现在可以吗?

量子计算和比特币

根据Tessler和Byrnes发表的科学研究，”如果能够找到一种高效反转SHA-256的量子算法，那么我们确实可以轻松挖出比特币。然而，目前人们认为，无论是经典算法还是量子算法，都没有能够反转SHA-256的高效算法。因此，唯一的方法就是蛮力搜索，也就是是尝试不同的输入，直到找到一个满意的解决方案。”

在同一篇论文中，Tessler和Byrnes提出，在挖矿、安全和分叉这三个主要方向上，量子计算对比特币的短期影响似乎相当小。原因很简单。量子计算机要想对比特币产生不利影响，需要比现在的量子算法有更多的量子比特和突破。

终于来到了都市传说提醒人们要警惕的量子计算种种优势的时刻——好吧，即使在这种情况下，这样的优势也不是不可逾越的，以至于经典并行化无法击败它。

所以，牢记这一点，让我们回到文章开头关于量子计算对比特币构成威胁的问题。它能否最终剥夺数字黄金的价值?确实有可能，但量子计算给比特币带来多大的风险，也就意味着它能在多大程度上保护比特币抵御这些风险。

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