上周，谷歌研究人員在刊登在美國(guó)航天局NASA的網(wǎng)站一篇論文中表示，谷歌的處理器能夠在3分20秒內(nèi)執(zhí)行完成當(dāng)今最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit需要10000年才能完成的計(jì)算。

研究人員表示，這意味著谷歌的量子計(jì)算機(jī)已實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)（quantum supremacy）”。量子霸權(quán)是量子計(jì)算設(shè)備解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)實(shí)際上無(wú)法解決問(wèn)題的潛在能力。但研究人員也提到，該系統(tǒng)只能進(jìn)行單一的、技術(shù)性很強(qiáng)的計(jì)算，使用量子計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題還需要數(shù)年時(shí)間。目前該論文已經(jīng)從NASA網(wǎng)站撤回。

對(duì)撤回論文一事，一位Google內(nèi)部人士表示，在進(jìn)行任何同行評(píng)審之前，該文件可能是錯(cuò)誤上傳的。這意味著在適當(dāng)?shù)膶徍顺绦蛲瓿芍�前，無(wú)法對(duì)論文進(jìn)行更深入的研究，這可能需要幾個(gè)月的時(shí)間。

幸運(yùn)的是，撤論文速度不夠快。一經(jīng)上傳，無(wú)數(shù)媒體便成功地瞥了一眼量子計(jì)算的未來(lái)。許多人發(fā)現(xiàn)，Google計(jì)算出的方程是如此復(fù)雜，以至于世界上最先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)也無(wú)法匹敵。在這種情況下，區(qū)塊鏈會(huì)被量子計(jì)算機(jī)攻克嗎？

量子計(jì)算機(jī)有多厲害

據(jù)《Fortune》雜志報(bào)道，在論文被撤下之前，他們保存了一個(gè)副本，這臺(tái)名為“sycamore”的量子處理器包含54個(gè)量子位。量子位主要表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并且在某種程度上類(lèi)似于傳統(tǒng)計(jì)算中的二進(jìn)制數(shù)字。但是，從理論上講，并不是僅將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)限制在“開(kāi)／關(guān)”狀態(tài)，量子計(jì)算僅受量子力學(xué)范圍的限制。關(guān)于量子計(jì)算機(jī)的處理能力，研究人員進(jìn)行了一次實(shí)際比較，顯示了Google量子實(shí)力的程度：

“執(zhí)行對(duì)一百萬(wàn)個(gè)量子電路實(shí)例進(jìn)行100萬(wàn)次采樣，我們的處理器需要200秒，現(xiàn)在最先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，大約需要10000年。”

對(duì)比特幣的威脅？

量子計(jì)算一直是對(duì)比特幣及密碼學(xué)領(lǐng)域的主要?jiǎng)?chuàng)新，隨著論文的公布，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算時(shí)代的希望似乎已成為現(xiàn)實(shí)，人們也擔(dān)心它也可能對(duì)比特幣構(gòu)成巨大威脅。當(dāng)前，加密公鑰是保護(hù)比特幣資產(chǎn)安全的唯一措施。如果量子計(jì)算機(jī)破解了分布式賬本的加密手段，那么它很可能意味著比特幣的終結(jié)。

目前，已有一個(gè)Shor算法能實(shí)現(xiàn)繞過(guò)公鑰密碼學(xué)的量子捷徑，從任何公共密鑰中提取私有密鑰。更糟糕的是，Shor專(zhuān)門(mén)針對(duì)ECDSA橢圓曲線數(shù)字簽名算法，這種簽名算法在比特幣和以太坊等加密貨幣都有應(yīng)用。

Shor算法的主要威脅在于其超越傳統(tǒng)技術(shù)的能力，區(qū)塊鏈趕不上量子計(jì)算的主要原因是高度依賴(lài)單向數(shù)學(xué)函數(shù)。俄羅斯量子中心的幾位研究人員在研究文章《量子計(jì)算機(jī)威脅區(qū)塊鏈安全（Quantum computers put blockchain security at risk）》中也強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)：

十年之內(nèi)，量子計(jì)算機(jī)將能夠計(jì)算單向函數(shù)，原有用于保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)和金融交易的區(qū)塊鏈的單向加密手段即將過(guò)時(shí)。

單向的交易驗(yàn)證和和數(shù)字簽名創(chuàng)建，在面對(duì)量子計(jì)算機(jī)時(shí)是一種固有缺陷。在量子計(jì)算機(jī)中將單向類(lèi)的功能反向使用，將允許攻擊向量，從而能夠操縱交易歷史記錄。雖然這些在當(dāng)前技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但在量子計(jì)算機(jī)中輕而易舉。

對(duì)抗量子威脅的探索

好消息是，不斷有人嘗試抵抗這種量子威脅，美國(guó)國(guó)家安全局（NSA）便是其中之一，他們顯然有潛在監(jiān)控民眾交易記錄的需求。

彭博記者威廉·特頓（William Turton）的一條推文傳達(dá)了美國(guó)國(guó)家安全局（NSA）創(chuàng)建抗量子密碼技術(shù)的計(jì)劃。有報(bào)告表明，該項(xiàng)目旨在保護(hù)美國(guó)免受來(lái)自其他國(guó)家的勒索軟件攻擊，而不是一個(gè)NSA秘密項(xiàng)目。

Turton：美國(guó)國(guó)家安全局（NSA）正在研究抗量子密碼技術(shù)｜ 資料來(lái)源：Twitter

在加密貨幣行業(yè)中，開(kāi)發(fā)人員還在努力降低受量子威脅的可能。被許多人稱(chēng)為數(shù)字現(xiàn)金之父的David Chaum的一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)投資，便是一種生成具有量子彈性的加密貨幣，稱(chēng)為Praxxis。根據(jù)Chaum的說(shuō)法，該項(xiàng)目旨在抵御Shor算法等攻擊。在其共識(shí)機(jī)制和結(jié)構(gòu)內(nèi)通過(guò)抗量子簽名與區(qū)塊鏈破壞者作斗爭(zhēng)。

留給區(qū)塊鏈的時(shí)間還有多久？

無(wú)論Shor算法對(duì)比特幣的潛在效用如何，根據(jù)美國(guó)加密貨幣研究與工程中心的研究論文，只有包含1500個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行這個(gè)算法。谷歌新發(fā)布論文中的“量子霸權(quán)”機(jī)器僅包含54個(gè)量子位，暫時(shí)不太可能滿足標(biāo)準(zhǔn)。要達(dá)到1500個(gè)量子位的標(biāo)準(zhǔn)可能還需要很多年。

但這并不是說(shuō)永遠(yuǎn)不會(huì)有能夠運(yùn)行Shor算法的機(jī)器。正如Google研究人員所指出的那樣，量子計(jì)算的功能可能會(huì)“以?xún)杀兜闹笖?shù)速度增長(zhǎng)”，這或許意味著，未來(lái)區(qū)塊鏈的淘汰可能比所有人想象的要早得多。