量子計算機真的很酷。它在大約15毫開爾文（接近絕對零度）的情況下，量子計算是科技領域最熱門的話題之一，儘管（或者可能是由於）它近乎原子的控制溫度。但是，在這般大肆宣傳下，想要搞清楚到底發生了什麼，哪些公司在做些什麼，以及將來對公眾意味著什麼，這些可能會有點令人困惑。當前的許多新聞可能會引導你相信，量子威脅將於下週開始出現，但請放心，你的比特幣目前是安全的。
要了解迫在眉睫的威脅會是什麼，在哪裡出現，就必須深入研究推動量子計算革命的技術和方法。和密碼系統將永遠安全的說法是愚蠢的，但只有瞭解真正的威脅，我們才能開始探尋合適的解決方案。看完這篇文章，當你的朋友分享給你一篇FUD啟發文章的時候，你就可以擁有自己的觀點了。畢竟，只有透過知識，我們才能消除無知。量子計算機——基本的入門知識從任何標準來看，要對量子物理有一個基本的瞭解都不是一件簡單的事情，但是要想掌握量子計算的基本原理，有一些關鍵的原理是需要理解的。別擔心，我們將避免使用博士級別的術語，這樣才能在以後與朋友的談話中保持新鮮感，便於討論。
量子位元(Qubit)是已知的量子資訊的最小單位，本質上是傳統計算機位元的量子模擬。把它們想象成更高階、更有能力的三維電腦位元，可以同時存在於兩個以上的位置。這就是所謂的疊加，它是量子計算的關鍵。這可能會讓你有點迷惑，但基本上意味著，因為量子位元不侷限於兩種狀態，所以它可以儲存更多的資訊。這些量子位元必須繫結在一起以獲得最佳效能，這本質上意味著對一個量子位元所做的事情會同時發生在另一個量子位元上。量子位元以指數形式疊加，儘管很難與傳統機器進行直接對比，但一臺繫結50個量子位元的機器有望在“量子霸權”方面超越這個(有時甚至具有誤導性)界限。“如果沒有量子技術，一臺50個量子位元的機器很難去完成模擬的事情。”——威爾·奈特，科技評論網站
可能所有的量子計算機都基於疊加繫結量子位元元的原理。儘管它們可能具有相同的關鍵特性，但並非所有的量子計算機都是相同的。為了最有效的利用，我們發明了量子退火機，模擬量子，和通用門量子計算機。量子退火機是最不強大、最受限制、最容易構建版本的計算機。QC是設計用來執行一個特定功能的，即使在這個功能中，在相同的任務中，它們也沒有勝過當前的超級計算機。目前量子退火計算機領域的領頭羊是加拿大的D-Wave公司，該公司在釋出“2000量子位元”機器時掀起了軒然大波。然而，沒有單獨的研究能否證明這臺機器比傳統的計算方法更有效。值得注意的是，無論量子退火計算機變得多麼先進，它們都永遠無法執行Shor演算法，因此也永遠不會對現代密碼學構成威脅。模擬量子計算機是我們目前正在努力實現的目標，而且需要完成這個目標至少需要5到10年。模擬量子計算機能夠模擬複雜的量子相互作用，不管現代傳統計算機有多強大，這對於它們來說太複雜了。目前IBM，谷歌，英特爾，微軟，甚至中國都在競爭開發模擬QC。開發這些模擬QC的原因是我們已經達到了現代傳統計算機能力的頂峰:我們無法微晶片的物理形態變得更小，因此也不能更快。目前投入量子計算的研究和資金主要是針對模擬量子計算機，因為它們被認為是在建立萬能量子計算機的道路上邁出的關鍵一步。Universal Gate QC是業界的聖盃，但想要把它們變成現實還有10年多的時間。到目前為止，UGQC是最難構建的，理論上它們將包含超過10萬個物理量子位元。這種型別的計算機是我們的終極目標，有了它們，我們在執行計算的時候，就能讓我們的現代超級計算機看起來像算盤一樣先進。目前還沒有公司來開發UGQC，但所有從事模擬QC的公司都希望能擴充套件到這個更純粹的量子計算版本。當你聽到密碼學和加密貨幣受到威脅時，這就是罪魁禍首。還記得Shor的演算法嗎?Universal Gate量子計算機將能夠使Shor，以及保障我們的加密貨幣安全，這就像兒童遊戲一樣簡單。量子計算與密碼學正如我們前面提到的，當前的QC對密碼學並不構成威脅，但是隨著QC的發展和更多繫結的量子位元出現，我們肯定會開始發現日常安全實踐中的變化。谷歌已經成功構建了一個72量子位元的QC，但是想要對對密碼學構成威脅，這大約需要4000個量子位元。在現代世界，大多數的網際網路和資料都是透過數學演算法進行安全保護的，而這些演算法基本上是不可能透過蠻力解決的。“具有合適金鑰長度的現代演算法(如AES-128、RSA-2048、ECDSA-256等)不容易受到蠻力攻擊——即使有大量的計算能力，它們也需要幾個世紀，有時甚至比宇宙的壽命還要長。”——Rob Stubbs, 密碼學網站鑑於加密貨幣和區塊鏈的性質，它們因為不同的原因，處於不同程度的威脅之中。有很多關於“區塊鏈的終結”的博眼球的文章，其中很多都忽略了一些關鍵的事實。Universal Gate量子計算機(唯一能夠破解密碼學的計算機)還需要10年以上的時間，即便如此，它們也不會出現在每個家庭中——這還早得很呢。區塊鏈技術可以結合量子實踐來確保它們不會過時。如果證明演算法被修改為“量子證明”，這將有助於防止51%的攻擊。真正的威脅將是數字簽名的安全性，而且不會是區塊鏈獨有的。因為QC將能夠執行Shor的演算法，我們就必須考慮，我們如何驗證公共/私有金鑰以及我們使用的雜湊協議。開爾文基金會(Kelvin Foundation)等一些公司正在為未來做準備，努力確保當我們進入後量子區塊鏈時代時，我們儘可能地安全。他們主要關注著簽名展現出的缺陷，並將在推出區塊鏈時提供10+的簽名選項。提供這麼多不同型別的簽名有兩個方面的好處:
1.任何試圖破解公鑰的人都必須知道用於雜湊的加密型別。2.許多需要驗證的簽名加密選項幾乎是不可破解的，即使是Shor的演算法也做不到，因為它們有更大的變數數量。
為了增加安全性，開爾文還將使用後量子零知識環簽名(post-quantum zero knowledge ring signature)，這種方法將在錢包之外對交易進行匿名化，那麼攻擊者就不知道在尋找資金時要攻擊哪個特定的錢包。這就像在不知道地址的情況下試圖搶劫一座房子，即使你知道房子裡裝滿了金子，你也不可能在不知道它在哪裡的情況下偷走它。Post-Quantum世界BTC、ETH、BCH和其他主要的供應鏈都肯定會透過分叉來改進它們的安全性，因為QC革命是現實所迫，進行各種反量子實踐以確保資料保持安全。但是正如我們過去所看到的，有時因為它們的尺寸，這些鏈要花很長時間來更新協議。沒人能確切地說明，量子計算機將如何改變我們的生活。儘管它們可能不會像傳統計算機那樣普及，但一般人肯定會從它們在科學、醫學、技術等領域的發明中獲益。從機器學習到量子模擬，加密技術的進步，巨大的計算能力等等，量子計算機預示著人類理解的新時代即將到來。
更多區塊鏈資訊：http://www.qukuaiwang.com.cn/news
