谷歌的“量子霸权”对区块链行业的未来意味着什么？

就这样，量子计算机取代传统计算机的预示离现实又近了一步。

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根据英国《金融时报》（Financial Times）最近的一篇报道，科技巨头谷歌声称已经实现了“量子霸权”（quantum supremacy），这意味着它已经建造了一台量子计算机，能够解决以前不可能完成的数学计算。如果被证明是真的，那么这将是量子计算机发展的一个重要里程碑，同时也可能是我们目前所熟知的区块链技术走向消亡的开始。

自比特币问世以来，量子计算的威胁促使研究人员、技术人员以及现在的政府开发出能够抵御最强大量子计算机攻击的软件。

虽然量子计算机在很大程度上仍停留在理论阶段，但人们认为它可以极大地加快解决复杂计算的速度。其速度如此之快，以至于现在的计算机在一个生命周期内都不可能解决的计算，量子计算机只需几秒钟就可以破解。

数据研究公司CB Insights解释说，量子计算机依赖于被称为量子叠加（superposition）和量子纠缠（entanglement）的“自然发生的量子力学现象”。报告写道：

“当这些物质状态被用于计算时，可以加速我们进行巨大计算的能力。”

各国政府涉足量子计算研究今年夏天，加拿大国家研究委员会（NRC）与滑铁卢大学（University of Waterloo）合作，启动了一项为期两年的量子安全区块链技术研究计划。

NRC的公关顾问尼克•德法尔科（Nic Defalco）表示，这项研究由滑铁卢大学教授斯里尼瓦桑•克沙夫（Srinivasan Keshav）和米歇尔•莫斯卡（Michele Mosca）领导，其在两年时间里共收到18万美元的资助，用于扩大团队和其他“高素质人才”。

据量子研发公司Post-Quantum首席执行官安徒生•程（Andersen Cheng）称，在各国政府中，加拿大是量子计算研究领域的领头羊。他说道：

“其他国家的政府也在努力追赶。美国落后了不少。英国在量子计算硬件上投入了大量资金，现在，他们刚刚开始考虑后量子软件和加密技术。”

去年12月，美国总统唐纳德•特朗普（Donald Trump）签署了《国家量子倡议法案》（National Quantum Initiative Act），拟在5年内拨款12亿美元用于促进量子信息科学的活动。今年6月，英国国家量子技术项目又从英国政府获得了1.93亿美元的资金，使该计划自2014年以来的总投资达到12亿美元。

为什么大惊小怪？

据CB Insights的数据显示，私人领域的投资也在增加。该公司发现，在过去6年里，私人量子计算初创公司的投资增长了200%以上。

所有这些，在量子抗性账本基金会（Quantum Resistant Ledger Foundation）的亚当•科尔顿（Adam Koltun）看来，都反映了一个日益严重的问题。他说道：

“十年前，人们说量子计算需要50年才能达到现在的水平。五年前，他们说要达到现在的水平需要25年。这样看来，量子计算有一个令人讨厌的习惯，那就是往往超出人们的预期。”

科尔顿继续补充道：

“区块链行业确实需要解决这个问题，并保持警惕。”

科尔顿的团队声称，他们已经建立了第一个能够抵御量子计算机攻击的区块链。科尔顿担心，如果不采取主动行动保护现有技术免受可能的攻击，未来的区块链和加密货币以及整个互联网将一直面临潜在的风险。

对区块链的警示

实际上，量子计算机可以通过几种不同的方式攻破区块链。

首先，基于椭圆曲线密码学（elliptic curve cryptography, ECC）的数字签名为区块链交易提供安全保障。同时ECC也被用于互联网上加密用户数据和网站流量。

然而，ECC并不是“量子安全的”，Post-Quantum的安徒生•程认为，这意味着一台强大的量子计算机理论上可以破解用户私钥并伪造交易签名。他说道：

“一旦这种信任被打破，加密货币将走向终结。”

安徒生•程补充道：

“如果你无法判断是否是正确的人在与你签署交易，那么你已经摧毁了信任。加密货币世界是存在于一个分布式、无需信任的环境基础上的。”

在与量子计算机共存的情况下，这是区块链迄今为止最重要的安全问题，特别是研究人员和数学家已经知道一种被称为Shor的算法可以被足够强大的量子计算机用来打破椭圆曲线数字签名。量子抗性账本基金会的科尔顿说道：

“几十年来，我们已经掌握了第一代和第二代量子计算机的数学算法模型。”

与此同时，科尔顿也认为，量子计算机可能会大大超出科学家的预期，并证明区块链技术将以一种人们还无法想象的方式退出历史舞台。他说道：

“你应该警惕那些向你推销防水手表或抗量子区块链的人，因为我们还没有完全意识到量子计算机的潜力……如果有人宣称任何技术产品、区块链或其他技术产品不受量子计算机的影响，那么他们就需要知道这些计算机完全有哪些我们还有知道的能力。”

唐吉诃德式的战斗？正因为量子计算机的全部能力还不为人所知，所以对抗它们以降低其对现有区块链平台的影响听起来可能是一项愚蠢的任务。

正如著名的比特币布道者和作家安德烈亚斯•M•安东诺普洛斯(Andreas M. Antonopoulos)经常解释的那样，在他看来，量子计算的威胁往往被夸大了。他在去年的一次月度问答活动中表示：

“我们可以很容易地转向另一种算法，其实量子计算机的威胁并不像人们想象的那么大。”

更重要的是，虽然量子计算机的能力可能比目前想象的要广泛得多，但它们也可能被大大夸大了。比特币核心开发者彼得•托德（Peter Todd）说道：

“谷歌的量子突破是一种原始类型的量子计算，它远远不能破解密码学。我们甚至还不知道是否有可能扩展量子计算机的规模。”

不过，人们普遍认为，量子计算将成为区块链网络未来发展的一个问题，滑铁卢大学教授克沙夫问道：

“我们今天不应该做点什么吗?”

克沙夫表示，他新委托的研究团队将研究一些最有前途的“量子安全密码”工具，包括基于格的密码学（ lattice-based cryptography）和多元多项式公钥密码学（multivariate public-key cryptography）。他的研究人员将首先在以企业为中心的Hyperledger Fabric 区块链上进行测试。根据克沙夫的说法，还有许多其他的更广泛的密码空间应该被研究。谈到美国国家标准与技术研究所（NIST）正在举办的一场竞赛时，克沙夫表示，该研究所已经收到了超过80份来自研究人员和学者提交的关于“抗量子公钥密码算法”的不同提案。

Post-Quantum的首席执行官安徒生•程在NIST正在进行的密码学竞赛中提出了自己的提议：

“你不需要一台量子计算机来解决如何应对来自它的威胁的问题。这不是试错，因为你可以用数学计算出什么是足够好的，什么是不好的。”