量子計算能否對比特幣構成威脅_比特幣:HASH

關于量子計算，市面上已經有很多騙局和都市傳說。我們的想象力非常強大，足以讓我們相信尼斯湖水怪會將人拖入水下，人工智能崛起且開始表現出人類的特質，現在又出現了一種神秘的量子算法，可以將比特幣從地球上抹去。

那么，量子計算到底是什么?它真的會對比特幣構成威脅嗎?它會不會最終剝奪數字黃金的價值?

什么是量子計算?

量子計算是利用疊加和糾纏等量子現象解決數學難題的新興科學分支。2019年，谷歌聲稱它造出了一臺“量子霸權”計算機，只需要花200秒，就可以解決目前最快的超級計算機要花一萬年左右才可以解決的任務”。來自合肥科技大學的中國科學家研發出了一臺機器，據說只需200秒就能解決玻色子采樣問題，即便是速度非常快的超級計算機TaihuLight，解決這個問題也需要大約25億年。

開源量子計算基金Unitary Fund公布最新8個支持機構:2月1日消息，根據官網信息，開源量子計算基金 Unitary Fund 公布 8 個機構支持者，分別是 IBM, 埃森哲, Xanadu Quantum Technologies, IONQ, IQM, 波士頓咨詢集團, DoraHacks, PASQAL。Unitary Fund 是由現高盛量子研究負責人設立的 501(c)(3) 基金，在全球范圍內支持開放的量子技術。[2022/2/1 9:25:46]

那么，這些疊加和糾纏的概念是什么?它們最終會對比特幣網絡安全造成什么影響呢?

Ledger：量子計算技術不太可能對PoW區塊鏈造成太大影響:加密貨幣錢包制造商Ledger于官網發文探討量子計算技術對加密貨幣的影響。文章稱，關于量子計算技術如何影響加密貨幣主要有兩種思路。

其一，量子計算可能會對用于生成公鑰的非對稱加密技術構成威脅。簡單來說就是可以通過量子計算進行反向工程，進而獲得屬于某個地址的私鑰。這個對加密貨幣最大的威脅，因為持有私鑰即可控制資產。

其二，量子計算可能會對工作證明（PoW）區塊鏈的挖礦協議構成威脅，比如比特幣。然而，這似乎不太可能。雖然量子計算對非對稱加密技術的影響可能是巨大的，但對于哈希計算對稱加密的影響卻小得多。PoW區塊鏈的挖礦難度也可能會適應量子時代。此外，區塊鏈可以通過分叉進行某些更新，以減輕量子計算可能帶來的威脅。[2020/7/11]

疊加

動態 | 谷歌稱其量子計算機已實現“量子霸權”，將全面邁入量子計算時代:谷歌研究人員本周在刊登在美國航天局NASA的網站一篇論文中表示，谷歌的處理器能夠在3分20秒內執行完成當今最強大的超級計算機Summit需要10000年才能完成的計算。研究人員表示，這意味著谷歌的量子計算機已實現了“量子霸權（quantum supremacy）”，量子霸權是量子計算設備解決經典計算機實際上無法解決的問題的潛在能力。同時該研究人員預測，此次標志著邁向全面量子計算時代的里程碑，根據摩爾定律的指數速度，量子計算機的能力將以“雙指數速度（double exponential rate）”發展。但研究人員也表示，該系統只能進行單一的、技術性很強的計算，使用量子計算機解決實際問題還需要數年時間。目前該論文已經從NASA網站撤回。據悉，目前國際密碼學公認基于Hash函數的數字簽名（Hash-based cryptography）能抗量子計算機攻擊，如Merkle在 1989 年提出的認證樹簽名方案，它的安全性基于Hash函數的安全性。目前尚未存在有效針對一般Hash函數的量子計算機攻擊。（金融時報）[2019/9/21]

疊加是指量子系統能夠同時處于多種狀態。”這里“和“那里”，”上“和“下”，”1“和“0”，還有–是的，這和比特幣挖礦有關系。

在比特幣挖礦中，計算機必須解決一個數學問題，即尋找盡可能小的32位隨機數，直到找到滿意的解決方案。

使用普通的、無論算力多么強大的挖礦裝備來尋找這個隨機數，都需要大量的能量。但是量子計算機，理論上可以在幾秒鐘內解決這樣的問題，而不需要花費太多的能量。

這是因為，與普通比特只能是1或0不同，量子比特可以同時是1和0，極大地加快了發現新區塊的過程。

糾纏

所以，疊加似乎可以讓比特幣的計算變得不值一提。然而，這只是問題的一部分：還有另一種量子現象——糾纏，即網絡中的所有參與者有可能同時就一個測量結果達成一致，這聽起來很像共識——比特幣工作證明的一部分。

通俗地說，量子糾纏是一種在量子尺度上觀察到的現象，糾纏的粒子保持著聯系(某種意義上)，這樣無論兩個粒子之間的距離有多遠，對其中一個粒子進行的操作都會影響另一個粒子。

也就是說，糾纏與疊加結合在一起，看起來似乎會在不久的將來讓比特幣的基本部分走向消亡，僅僅因為量子計算機在理論上能夠超快地執行所有的操作——但它們，真的可以嗎?或者說，現在可以嗎?

量子計算和比特幣

根據Tessler和Byrnes發表的科學研究，”如果能夠找到一種高效反轉SHA-256的量子算法，那么我們確實可以輕松挖出比特幣。然而，目前人們認為，無論是經典算法還是量子算法，都沒有能夠反轉SHA-256的高效算法。因此，唯一的方法就是蠻力搜索，也就是是嘗試不同的輸入，直到找到一個滿意的解決方案。”

在同一篇論文中，Tessler和Byrnes提出，在挖礦、安全和分叉這三個主要方向上，量子計算對比特幣的短期影響似乎相當小。原因很簡單。量子計算機要想對比特幣產生不利影響，需要比現在的量子算法有更多的量子比特和突破。

終于來到了都市傳說提醒人們要警惕的量子計算種種優勢的時刻——好吧，即使在這種情況下，這樣的優勢也不是不可逾越的，以至于經典并行化無法擊敗它。

所以，牢記這一點，讓我們回到文章開頭關于量子計算對比特幣構成威脅的問題。它能否最終剝奪數字黃金的價值?確實有可能，但量子計算給比特幣帶來多大的風險，也就意味著它能在多大程度上保護比特幣抵御這些風險。

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