区块链在量子计算面前一文不值吗?
发布于 3 年前 作者 yangjingxiang 985 次浏览 来自 7*24快讯

量子计算是否可以破解区块链? 华为一哥任正非在2019年华为的咖啡时间上说过:区块链在量子计算面前一钱不值。 但我觉得他说的不是没道理,但是! 有瑕疵! 先来说说量子计算机当前的发展,目前中国量子计算原型机“九章”:求解高斯玻色取样只需200秒,目前世界最快的超级计算机要用6亿年。 九张.png Google AI量子团队开发了一种名为“ Sycamore”的新型54比特处理器,该处理器能在200秒内完成目标计算。完成相同的目标计算,目前世界上最快的超级计算机需要10000年。 那么简单的来说一下什么是量子: 1.量子力学:人类到目前为止所发现的描述世界最底层构建法则的最精确的理论。 2.一个量子的系统状态由波函数描述,而演化则由薛定谔方程描述。 3.量子的波粒二象性:薛定谔方程是一个波动方程,而测量总是让波函数随机投影到观测算符(观测量在希尔伯特空间中的表示)的某个本征态上,这又让量子系统对外表现出粒子性。因此,量子的系统是波和粒子的统一体,它以波的形式演化,却以粒子的形式对外表现自己的性质。 再来说一下量子技术革命: 1.第一次量子革命:1900-2000?量子力学理论建立和实践。 2.第二次量子革命:核心的差别在于人类在量子技术中的主观能动性。 2.1 人类不仅可以造出“人造原子”,也有办法让原子按照人类想要的方式固定在某个位置,或按照一定规律排列起来。 2.2 人类可以对这些人造的量子系统按照自己的想法进行操控,并可以精确测量量子系统处于什么状态。 2.3 这是人类技术的一种质的变化:它表明了我们终于可以(一定程度上)“设计”量子系统并让它们为我所用了。我们终于可以在超越自然的范畴之外,进行科学和技术的探索。 那么目前量子计算是否能对区块链产生冲击呢? 其实类似的密码破解在历史上曾经不止一次的发生。 1 古典密码学中的回转轮加密法是二战期间纳粹德国的密码机Enigma的密码学基础,被以图灵为代表的同盟国科学家成功破解,推动了新的密码学方法的出现并最终导致了基于公钥加密的现代密码学的诞生; 2 数据加密标准在1997年在一场公开竞赛中被证明不够安全,刺激科学家发展新的加密标准,推动了当代高级加密标准的诞生。 由此可见,密码学的发展往往离不开旧有加密方法被破解导致的安全需求的推动。 目前,密码学专家正在紧锣密鼓的研究抗量子加密算法: 1. 基于编码的签名 Code-based Algorithm (1978 ):主要用于加密算法,著名算法有 McEliece。 2. 基于哈希的签名 Hash-based Signature(1979):只可用于数字签名,著名的算法很多比如 David Chaum 和 V 神都喜欢的 Lamport 签名。 由于量子计算机不擅长特别高效地解哈希函数,找到哈希函数的碰撞,所以输出足够长的哈希构造是可以抗量子计算机破解的。基于哈希的签名的算法安全性并不依赖一个特定的哈希函数,即使目前用的哈希函数被破解,可以用更安全的哈希函数直接代替被破解的就好,如果用在数字货币方面唯一的缺点是签名长度太大。 3. 多变量签名 Multivariate Algorithm (1988):可用于数字签名、加密、密钥交换等,著名算法如 Rainbow Signature 彩虹签名。 多变量算法用有限域多变量二次多项式组来构建加密算法,签名算法,和密钥交换算法。其安全性在于多变量二次多项式问题。这个问题已经被证明是非确定性多项式时间困难即 NP Hard 问题。 4.基于格的算法 Lattice-based Algorithm( 1996 ):可用在加密、数字签名、密钥交换,以及众多密码学应用如伪随机函数同态加密等。代表算法有 NTRU 系列,NewHope 系列。 基于格的算法计算速度快、通信小,能用于各类算法和应用,因此被认为是最有希望的抗量子计算机破解的算法。 所以我认为,每一次破解密码学的技术进步都会极大推动密码学本身的发展。无一例外,量子技术将再次推动区块链以及密码学技术的飞速进步,区块链将因为量子技术的促进而更安全。 老铁们不用担心!

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