WDC：量子计算机对区块链的威胁还为时尚早

区块链技术为比特币赋予了自由性、安全性、公平性。

在不远的未来，或许这样浪漫的虚拟货币机制要被完全瓦解，很多人所信仰的安全的、可靠的、坚如磐石的基础可能要被一个迅速发展的新兴科技所摧毁。

摧毁比特币的可能是量子计算。

大家也知道，中科院继IBM后，在量子计算机研究取得突破性进展。中科院量子信息与量子科技创新研究院在超导量子计算方向发布11量子比特的云接入超导量子计算服务。

这一进展让量子计算又一次成为焦点，有预测：十年内，量子计算将会给包括比特币在内的区块链带来毁灭性的打击。今天，智慧君就和你聊聊量子计算及其对区块链的影响。

量子计算机和区块链

量子计算机：

量子计算机的运行单位是量子比特（qubit）而非经典计算机的比特（bit）。

在传统计算机中，一个比特的值是确定的，可能是1，也可能是0，但是在量子计算机中，一个量子比特的值在观察之前是不确定的，这个值有可能是1，也有可能是0，还可以是1和0的叠加状态，即同时等于0和1。

这样会造成怎样的差别？

传统计算机要计算一个题目，只能自己一个一个方法去试，也许要试一年。但是，量子计算机可以分出5个分身，然后5个分身再分出5个分身，分身的分身再分身，所有分身都同时用不同的方法，瞬间解出题目。

耶鲁大学的罗伯特·舍尔科普夫教授说：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，可以做完全纠错，那么你就可以用这个量子计算机做世界上任何经典计算机永远都不可能做的计算工作了。

可见，量子计算机强大的计算能力带来的改变将是翻天覆地的，必将对区块链带来影响，甚至还可能会影响国家安全。

区块链

区块链的核心是安全和可靠。

区块链就象一个账本，每一个区块中都有这个账本的一部分，这一部分账本的完整信息保存在这个区块的所有节点，这就是区块链技术的去中心化，每个区块都只有账本的一部分，但是这一部分会记录上一个区块的信息，一个区块连一个区块，形成区块链。

区块链的优势在于形成了一个信任机制，相比传统金融领域的中心化机制，区块链的去中心化使其更加可靠牢固，即使失去一些节点的信息，系统依然可以继续正常运转，因此区块链被认为是非常安全可靠的技术。

而全世界区块链技术最著名应用就是比特币。

说到比特币，不得不聊聊他的挖矿机制——就是新比特币生成的方式，“挖矿”的人被称为“矿工”，矿工利用计算机来解决比特币网络中的数学问题，第一个解决问题的矿工公布答案，计入账本，同步计入所有节点，这就叫挖矿成功，获得比特币。

中本聪在2009年提出了比特币的概念，并规定：每过十分钟将会产生50个比特币，当总量达到1050万时，每10分钟产出25个比特币，当总量达到1575万时，每10分钟产生12.5个，而当总量达到2100万时，比特币将停止增长，也就是说比特币的总量从一开始就被定死在2100万个。

区块链的机制在量子计算机发展之前是十分安全和可靠的，至少这么多年了，比特币没有被黑客黑过，但是随着量子计算迅速发展，区块链的安全将受到来自量子计算机的巨大威胁。

量子计算机对区块链的威胁

量子计算对区块链的威胁首先得从安全协议说起。

比特币的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）和提供区块链数字签名的非对称密码术。

哈希函数为每个区块计算一个随机数，这个过程所得到的结果非常容易被验证，但是很难被找到。而非对称密码算法使用称为椭圆曲线数字签名算法来生成密钥，给定一个私钥，很容易推导出相应的公钥，但是，反过来计算困难。

这就是现在比特币安全的原因。

但是，量子计算机可能会对这两道安全防线产生巨大威胁。未来，量子计算机能很快破解哈希函数，从而垄断整个区块链，同时，更近的未来，在2027年，量子计算机的舒尔算法（Shor’s algorithm）被预测能在十分钟（600秒）内破解密钥。

戴夫士•阿加沃尔在2017年10月发表论文，认为：首先至少在未来十年内，使用ASIC挖矿的速度会比量子计算机快，不过十年后，量子计算机的挖矿速度会飞速增长；其次，面对量子计算机，区块链采用的非对称密码算法，即公钥密码系统会受到更大的威胁。

通过使用量子计算机，可以很容易地反过来运行用公钥推定私钥的过程，每个人的私钥都会被量子计算机轻易地推断出来。

▲量子计算机破解加密签名所需时间预估| 单位：秒，预计2027年只需十分钟/600秒。