比特币:量子计算能否对比特币构成威胁

关于量子计算，市面上已经有很多局和都市传说。我们的想象力非常强大，足以让我们相信尼斯湖水怪会将人拖入水下，人工智能崛起且开始表现出人类的特质，现在又出现了一种神秘的量子算法，可以将比特币从地球上抹去。

那么，量子计算到底是什么?它真的会对比特币构成威胁吗?它会不会最终剥夺数字黄金的价值?

什么是量子计算?

量子计算是利用叠加和纠缠等量子现象解决数学难题的新兴科学分支。2019年，谷歌声称它造出了一台“量子霸权”计算机，只需要花200秒，就可以解决目前最快的超级计算机要花一万年左右才可以解决的任务”。来自合肥科技大学的中国科学家研发出了一台机器，据说只需200秒就能解决玻色子采样问题，即便是速度非常快的超级计算机TaihuLight，解决这个问题也需要大约25亿年。

动态 | 合肥成立全国首个量子计算产业 联盟集结区块链等多行业成员:近日，全国首个量子计算产业联盟本源量子计算产业联盟OQIA在合肥高新区正式揭牌。会上还发布了合肥高新区支持量子信息产业发展若干政策措施，政策从人才引进、动力培育、应用打造、资本支持四个方面扶持产业发展，打造量子信息技术创新创业高地。本源量子计算产业联盟OQIA依托国内第一家以量子计算机的研制、开发和应用为主营业务的初创型公司本源量子，集结计算科技、机器学习、区块链、人工智能、低温制冷、信号处理、生物医药等多行业成员。[2019/12/16]

那么，这些叠加和纠缠的概念是什么?它们最终会对比特币网络安全造成什么影响呢?

声音 | V神：从来没有试图说服任何人为“量子计算机开采比特币”项目把钱给“我”:据ambcrypto报道，在共同创立ETH之前，Vitalik Buterin参与了计算机程序的开发，以解决多项式时间内的NP完全问题，据称他通过模拟一台量子计算机从投资者那里筹集资金。比特币核心开发者、Blockstream联合创始人兼首席技术官Gregory Maxwell表示，V神“使用了量子计算机进行”。Interchange的联合创始人Dan Hedl在twitter上发帖称，V神“试图说服投资者为他提供资金，让他建造一台量子计算机来开采比特币”。V神回应表示，从来没有试图说服任何人为那个项目把钱给“我”(或给任何我有经济利益的实体)。我建议你重新评估你对我的看法；这个过程甚至可以让你相信以太坊是有趣的，值得你花时间去探索和参与！Hedl随后删除推文并道歉。V神之前曾表示他被参与撰写项目文件的人“愚弄”了。[2019/6/23]

叠加

声音 | 华为区块链总监：2020年量子计算会促进区块链加密学 提升区块链安全性:据中国新闻网报道，26日在重庆举行的2019中国(重庆)区块链与大数据智能化研讨会上，华为区块链项目总监张小军表示，多国对区块链态度积极。区块链当前技术中存在的产业问题是技术标准化不足，不同的区块链技术之间无法实现互联网互通。2018年至2020年是区块链技术最主要的3年，标准决定区块链产业节奏的快慢。国际标准在围绕区块链的框架性标准和垂直行业标准推进。区块链不以技术为重心，而以合适的场景为其价值的根本。区块链的场景重点瞄准在追溯、身份认证、数据交易、供应链管理领域。2019年，区块链与其他技术的融合将加速，如用人工智能检测数据，解决区块链上链数据真伪问题。2020年，量子计算会促进区块链加密学，提升区块链安全性。[2019/2/26]

叠加是指量子系统能够同时处于多种状态。”这里“和“那里”，”上“和“下”，”1“和“0”，还有–是的，这和比特币挖矿有关系。

在比特币挖矿中，计算机必须解决一个数学问题，即寻找尽可能小的32位随机数，直到找到满意的解决方案。

使用普通的、无论算力多么强大的挖矿装备来寻找这个随机数，都需要大量的能量。但是量子计算机，理论上可以在几秒钟内解决这样的问题，而不需要花费太多的能量。

这是因为，与普通比特只能是1或0不同，量子比特可以同时是1和0，极大地加快了发现新区块的过程。

纠缠

所以，叠加似乎可以让比特币的计算变得不值一提。然而，这只是问题的一部分：还有另一种量子现象——纠缠，即网络中的所有参与者有可能同时就一个测量结果达成一致，这听起来很像共识——比特币工作证明的一部分。

通俗地说，量子纠缠是一种在量子尺度上观察到的现象，纠缠的粒子保持着联系(某种意义上)，这样无论两个粒子之间的距离有多远，对其中一个粒子进行的操作都会影响另一个粒子。

也就是说，纠缠与叠加结合在一起，看起来似乎会在不久的将来让比特币的基本部分走向消亡，仅仅因为量子计算机在理论上能够超快地执行所有的操作——但它们，真的可以吗?或者说，现在可以吗?

量子计算和比特币

根据Tessler和Byrnes发表的科学研究，”如果能够找到一种高效反转SHA-256的量子算法，那么我们确实可以轻松挖出比特币。然而，目前人们认为，无论是经典算法还是量子算法，都没有能够反转SHA-256的高效算法。因此，唯一的方法就是蛮力搜索，也就是是尝试不同的输入，直到找到一个满意的解决方案。”

在同一篇论文中，Tessler和Byrnes提出，在挖矿、安全和分叉这三个主要方向上，量子计算对比特币的短期影响似乎相当小。原因很简单。量子计算机要想对比特币产生不利影响，需要比现在的量子算法有更多的量子比特和突破。

终于来到了都市传说提醒人们要警惕的量子计算种种优势的时刻——好吧，即使在这种情况下，这样的优势也不是不可逾越的，以至于经典并行化无法击败它。

所以，牢记这一点，让我们回到文章开头关于量子计算对比特币构成威胁的问题。它能否最终剥夺数字黄金的价值?确实有可能，但量子计算给比特币带来多大的风险，也就意味着它能在多大程度上保护比特币抵御这些风险。

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