4000 位量子计算机能否颠覆区块链？专家称恐惧是没有根据的

中科院专家不同意量子计算对区块链构成威胁。

颠覆性的、划时代的、革命性的……量子计算的光环太多，有一种不人道的“冷漠”。另一方面，自年初以来，区块链变得一团糟。火爆网络的“三点不眠区块链社区”神秘又火爆。

最近，他们不期而遇。据外媒报道，4000多个量子比特的量子计算机可以颠覆区块链。如果有人能做出这样的量子计算机，他们就可以解决和验证每一笔交易，未来产生的所有加密货币都将被它垄断商用量子计算机挖矿，加密货币的信任体系就会瓦解。

这听起来很可怕。两个“神仙”似乎在打架。这是真的还是没有根据？

“攻击链”威胁从何而来

在讨论量子计算对区块链的威胁时，持这种观点的一方给出的论据主要有两点：一是量子计算会威胁到比特币的安全协议；二是算力更大的量子计算机可以垄断“挖矿”。

比特币诞生于 2009 年，是区块链技术最著名的应用。比特币的安全协议涉及两种加密技术，一种是在挖掘过程中使用的散列函数，另一种是用于在区块链上提供数字签名的非对称加密技术。

从“突破论”支持者的角度来看，量子计算机可能会对这两条安全线构成巨大威胁。未来，量子计算机可以快速破解哈希函数，从而垄断整个区块链，让比特币的安全协议“无效”。

“挖矿”是指利用芯片的算力在比特币全球网络中不断地进行哈希运算，比对手更快地解决问题，找到满足特定要求的随机数，从而赢得公众账号上的记账书。获得系统奖励的比特币的权利。本质上，“挖掘”是一个数学问题。

比特币中经常提到的“51%攻击”是指在区块链中，如果一组矿工拥有全网51%的算力，他们处理区块的速度总是比拥有49%算力的其他矿工群体更快。计算能力。元。也就是说，他们将垄断整个区块链，并获得之后产生的所有比特币。

针对量子计算机“挖矿”的威胁，新加坡国立大学的 Daves Agarwal 和该校研究人员于 2017 年 10 月发表了相关论文。他们认为，ASIC 矿工（以 ASIC 芯片为核心的矿工）计算能力）将至少在未来十年内比量子计算机“挖掘”得更快，但量子计算机将在十年内“挖掘”得更快。推动。

“突破”言之过早

针对“4000个量子比特的量子计算机可以让区块链崩塌”的说法，中科院微电子所集成电路先进工艺研发中心研究员吴振华表示，这是不是空穴来风。

“这是有根据的，是比较枚举法破解区块链所需的算力和4000个量子比特的算力后做出的判断。当然，要求也很高，需要4000个量子纠缠比特。 ，同时确保极低的错误率。” 吴振华解释道。

现实情况是商用量子计算机挖矿，目前的量子计算机最高可以做到72位的算力，难度越高越难。

作为国内最早的区块链技术研究人员之一，中国科学院自动化研究所副研究员袁勇的态度非常明确：“总的来说，我不同意量子计算对区块链。”

“首先，对方不从发展的角度来看问题。量子计算和区块链，或者说量子计算和密码学肯定会呈现出共生进化的趋势，两者会相互促进，我们不能用十年后的量子计算。现有的比特币密码系统不相上下。” 袁勇表示，“我相信密码系统和区块链技术会有相应的手段来应对量子计算的威胁。”

袁勇也驳斥了量子计算能力惊人的观点。据他介绍，比特币的共识算法是基于算力的，因此可能面临量子计算的威胁。但是，区块链技术体系中的共识算法自PoW（Proof of Work，工作量证明机制）以来呈现出发展趋势，至少有30多种共识算法。其他很多加密货币的共识算法都不是基于算力挖矿的，比如权益记账、代表记账、随机记账等。另外还有Paxos和Raft传统的分布式共识算法可以使用，这些共识协议都是在很大程度上抵抗量子计算攻击。所以，如果量子计算确实构成威胁，

袁勇解释说：“当然，这些新的共识协议，尤其是那些用于公链的，还没有证明它们的有效性，最安全的就是比特币的PoW共识。但是这些共识算法的未来是可以期待的，我们实际上有很多选择。”

袁勇笑道：“量子计算对比特币是一种威胁，但对传统银行体系的威胁更大。天塌下来的时候，上面有一个小小的高度。就体量而言，它不是比特币的。”转为‘担心天空’……”

短期内可能难以实现“量子霸权”

量子计算最近有很多好消息。3 月 6 日，谷歌宣布推出 72 量子位通用量子计算机 Bristlecone（“Cross Thorn Pine”），错误率低至 1%，与 9 量子位量子计算机相当。此前，IBM 刚刚曝光了其 50 量子比特量子原型的内部结构。

地方力量也不甘示弱。近日，中科院院士、中科大常务副校长潘建伟正式发布了中科院与阿里云合作打造的11比特超导量子计算云平台。量子计算云服务系统。郭光灿院士团队还介绍，其元元量子计算云平台已成功推出32位量子虚拟机，并实现了64位量子电路仿真，打破了IBM Q的56位仿真记录。

这一系列动作，让今年的“量子霸权”之争来得比预想的要早。“量子霸权”也被称为量子优越性，即50个量子比特的量子计算机优于目前任何经典计算机，而“量子霸权”是真正的量子计算机。

量子计算可以颠覆现有的计算产业。它可以通过枚举算法轻松解决大量现有复杂算法才能解决的问题，实现对量子效应的直接模拟。但吴振华表示：“虽然没有夸大量子计算的威力，但实现起来难度很大。由于种种原因，很多观点或报道（对量子计算的预期）都过于乐观了。”

谷歌的量子计算器 Bristlecone 可以支持多达 72 个量子位，并声称“为构建大型量子计算机提供了非常令人信服的原理证明”。而如果量子处理器的错误率能够保持足够低，在解决定义明确的计算科学问题时，它们可以超越传统的硅计算机，实现所谓的“量子霸权”。

然而，要实现“量子霸权”还有很多困难需要克服，何时实现还没有定论。

量子计算伴随着噪声，即随机波动和误差。对此，技术乐观主义者认为，“降噪”是迟早可以解决的技术和工程问题。

另一组不这么认为。Jill Karai 是耶路撒冷希伯来大学的数学家，是反量子计算的代表，他一直关注量子计算的复杂性和噪声。在他看来，噪声的降低必然伴随着量子比特数量的指数级增长。由于后者无法实现，“量子霸权”也难以实现。