量子霸權?量子計算機對加密貨幣有多大威脅?

關注區塊鏈項目的人士,對於量子計算機最大的顧慮是——量子計算的超強算力會影響到加密貨幣的安全性。

要想回答這個問題,我們首先要明白什麼是量子計算和區塊鏈的加密算法。

摩爾定律還可以堅持多久?

傳統計算機,存在摩爾定律的瓶頸,即芯片中單位面積內所能製造的晶體管的數目每18個月都會翻一倍。這就導致晶體管的體積越來越小,並最終到達一個瓶頸,在晶體管愈加集中後,芯片產生的熱量也會越來越高影響到傳統計算機的繼續發展。於是,人們想出量子計算機、生物計算機、DNA計算機等解決方案。

量子霸權?量子計算機對加密貨幣有多大威脅?


量子霸權?量子計算機對加密貨幣有多大威脅?


1982年,物理學家理查德·費曼提出“利用量子體系實現通用計算”的想法,去滿足分析模擬量子物理世界所需要的計算能力。與傳統的計算機比特完全不同,一個量子比特可以同時保持多種狀態,這就意味著一個量子比特可以同時存儲多個數。

舉例來說,在經典計算中,2個比特在某一時刻只能存儲1對“0”或“1”,在量子計算中,2個量子比特,某一時刻能同時存在4對“0”或“1”,因此,並行計算是量子比特的天然優勢,在量子計算能保證自身正確率的情況下,量子計算機的算力會產生極大的飛躍。

量子霸權?量子計算機對加密貨幣有多大威脅?

人們的隱憂便在於此:加密貨幣使用的哈希密碼會被量子計算機的超強算力破解。但實際上,這種情況是不會發生的。

鴿子洞原則下的哈希算法

挖礦本身是一個不斷產生哈希密碼的過程,當生成的哈希密碼到達一定數量後打包區塊獲得代幣獎勵。因此,獲得哈希密碼就是挖礦的最本職工作。

但哈希算法存在一個問題,就是衝突必然性。它的意思是,由於哈希函數輸出的字符串長度一定,不同的輸入有可能產生相同的哈希值。簡單一點來理解,哈希衝突也即“鴿子洞原則”,如果有100只鴿子,但只有99個洞,那麼其中必有一個洞有兩個鴿子。放在哈希算法中,一個固定長度的字符串意味著一個固定的排列組合數量,因此,當輸入值達到一定數量時,衝突必然會發生。

要想改善哈希衝突問題,有兩種可行的辦法:提高哈希函數內部操作的複雜性;提高哈希輸出的長度,寄希望於攻擊者的計算機由於速度不夠快而無法有效產生計算衝突。

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加速解決非結構化問題

哈希算法將能經受量子計算的挑戰,量子計算的超強算力可以破解類似RSA的加密問題,這些問題由巧妙的技巧和理論構建,有嚴格的底層數學結構。而哈希算法內部構造中並沒有類似的正式結構。

量子計算機確實可以加快計算哈希的速度,但是量子計算發起攻擊的方式依然是暴力破解,和傳統的計算機並沒有什麼不同。

計算機是信息時代的底層工具,基於計算機的存儲與計算活動,是人們數據活動的基本模式,傳統經典的計算方法仍會一直存在,但新的計算方法必將經歷時間的考驗,為我們創造一個計算更高效、存儲更安全的未來。


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