顛覆性炮车、劃時(shí)代舵变、革命性……量子計(jì)算光環(huán)太多，又有不近人情的“高冷”瘦穆。另一邊纪隙，開(kāi)年以來(lái)，區(qū)塊鏈火得一塌糊涂。網(wǎng)上熱傳的“3點(diǎn)鐘不眠區(qū)塊鏈社群”绵咱，神秘而火爆亿絮。

    最近，它倆不期而遇了麸拄。據(jù)外媒報(bào)道，一臺(tái)具有4000個(gè)以上量子比特的量子計(jì)算機(jī)就能瓦解區(qū)塊鏈惯慎。若有人能做出這樣的量子計(jì)算機(jī)颤皆，就能解出并驗(yàn)證每筆交易，未來(lái)產(chǎn)生的所有加密貨幣都會(huì)被其壟斷灯忙，加密貨幣的信任系統(tǒng)也將被瓦解给番。

    這聽(tīng)起來(lái)很可怕。倆“神仙”似乎要打架欢兑，是真有此事還是杞人憂天狞绰？

    “攻鏈”威脅從何而來(lái)

    在量子計(jì)算威脅區(qū)塊鏈的相關(guān)論述中，持有此觀點(diǎn)的一方給出的論據(jù)主要包括兩點(diǎn)：一是量子計(jì)算會(huì)威脅比特幣的安全協(xié)議置凤；二是算力更大的量子計(jì)算機(jī)能壟斷“挖礦”峦夺。

    誕生于2009年的比特幣是區(qū)塊鏈技術(shù)最著名的應(yīng)用。比特幣的安全協(xié)議涉及兩種類型的密碼學(xué)辐杜，即挖掘過(guò)程中使用的散列函數(shù)和用于在區(qū)塊鏈上提供數(shù)字簽名的非對(duì)稱密碼術(shù)拄屈。

    在“擊破論”支持者看來(lái)，量子計(jì)算機(jī)可能會(huì)對(duì)這兩道安全防線產(chǎn)生巨大威脅拿杉。未來(lái)斋值，量子計(jì)算機(jī)能很快破解哈希函數(shù)，從而壟斷整個(gè)區(qū)塊鏈展辞，讓比特幣的安全協(xié)議“作廢”奥邮。

    “挖礦”是指利用芯片的計(jì)算能力，在比特幣全球網(wǎng)絡(luò)中不斷進(jìn)行哈希運(yùn)算罗珍，比對(duì)手更快地求解洽腺，找出符合特定要求的隨機(jī)數(shù)，以此贏得在公開(kāi)賬簿上的記賬權(quán)靡砌，從而獲得系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)的比特幣已脓。本質(zhì)上，“挖礦”是個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題通殃。

    比特幣常說(shuō)的“51％攻擊”就是指在區(qū)塊鏈中度液，如果一個(gè)礦工組擁有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)51％的算力，他們就會(huì)永遠(yuǎn)比其他擁有49％算力的礦工組更快地處理區(qū)塊画舌。也就是說(shuō)堕担，他們將壟斷整個(gè)區(qū)塊鏈，得到之后產(chǎn)生的所有比特幣。

    針對(duì)量子計(jì)算機(jī)威脅“挖礦”的問(wèn)題霹购，來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)的戴夫士·阿加沃爾和該校研究人員在2017年10月發(fā)表了相關(guān)論文佑惠。他們認(rèn)為，至少在未來(lái)十年內(nèi)贾瞪，ASIC礦機(jī)（使用ASIC芯片作為算力核心的礦機(jī)）的“挖礦”速度會(huì)比量子計(jì)算機(jī)快凯践，但十年后量子計(jì)算機(jī)的“挖礦”速度將大幅提升。

    “攻破”一說(shuō)為時(shí)尚早

    針對(duì)“4000量子比特的量子計(jì)算機(jī)能瓦解區(qū)塊鏈”的說(shuō)法习怒，中科院微電子研究所集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心研究員吳振華表示這并非空口無(wú)憑符站。

    “這個(gè)是有依據(jù)的，是比對(duì)了枚舉法破解區(qū)塊鏈所需要的計(jì)算能力和4000個(gè)量子比特的計(jì)算能力之后做出的判斷毛咸。當(dāng)然要求也很高弯沥，需要4000個(gè)量子糾纏的比特，同時(shí)要保證極低的錯(cuò)誤率造星。”吳振華解釋說(shuō)鸳辛。

    而現(xiàn)實(shí)情況是，目前的量子計(jì)算機(jī)最多實(shí)現(xiàn)72比特的計(jì)算能力毛彼，并且越往上增加難度越大舒疚。

    作為國(guó)內(nèi)最早的區(qū)塊鏈技術(shù)研究者之一，中科院自動(dòng)化所副研究員袁勇的態(tài)度非常明確：“總體上來(lái)說(shuō)衫凭，我不太認(rèn)同量子計(jì)算對(duì)區(qū)塊鏈產(chǎn)生威脅（的說(shuō)法）审胚。”

    “首先，對(duì)方并沒(méi)有以發(fā)展的眼光來(lái)看待問(wèn)題礼旅。量子計(jì)算和區(qū)塊鏈膳叨，或者說(shuō)量子計(jì)算跟密碼學(xué)一定會(huì)呈現(xiàn)共生演化的趨勢(shì)，二者互相促進(jìn)痘系，不能用十年后的量子計(jì)算與現(xiàn)有的比特幣密碼體系相提并論菲嘴。”袁勇說(shuō)，“我相信密碼學(xué)體系和區(qū)塊鏈的技術(shù)一定會(huì)有相應(yīng)的手段應(yīng)對(duì)量子計(jì)算的威脅汰翠。”

    針對(duì)量子計(jì)算算力驚人的觀點(diǎn)龄坪，袁勇也予以了反駁。據(jù)他介紹复唤，比特幣的共識(shí)算法是以算力為基礎(chǔ)的健田，因此可能面臨量子計(jì)算的威脅。但是區(qū)塊鏈技術(shù)體系中的共識(shí)算法自PoW（即ProofofWork佛纫，工作量證明機(jī)制）之后妓局，呈現(xiàn)出百花齊放的發(fā)展態(tài)勢(shì)，目前至少已有30余種共識(shí)算法呈宇。很多其他加密貨幣的共識(shí)算法都不是以算力挖礦為基礎(chǔ)好爬，例如權(quán)益記賬侥嫂、代表記賬、隨機(jī)記賬等蒸撕。此外莽入，還有Paxos和Raft傳統(tǒng)分布式一致性算法可以運(yùn)用，這些共識(shí)協(xié)議在很大程度上可以抵御量子計(jì)算攻擊跑放。所以押棋，如果量子計(jì)算確實(shí)產(chǎn)生威脅，區(qū)塊鏈可以通過(guò)切換共識(shí)協(xié)議來(lái)解決慈肯。

    袁勇解釋說(shuō)：“當(dāng)然雌她，這些新共識(shí)協(xié)議，特別是用于公有鏈的共識(shí)協(xié)議数荤，還未能證明其有效性，目前最安全的還是比特幣的PoW共識(shí)薄肉。但這些共識(shí)算法的未來(lái)可期阴戚，我們實(shí)際上有很多選擇。”

    袁勇笑道：“量子計(jì)算對(duì)比特幣有威脅某亩，但它對(duì)傳統(tǒng)銀行體系的威脅更大笋熬。天塌下來(lái)有個(gè)子高的頂著，以體量來(lái)說(shuō)腻菇，還輪不到比特幣‘杞人憂天’胳螟。”

    短期內(nèi)或難實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”

    量子計(jì)算近來(lái)捷報(bào)頻傳。3月6日筹吐，谷歌宣布推出一款72個(gè)量子比特的通用量子計(jì)算機(jī)Bristlecone（“狐尾松”）糖耸，其錯(cuò)誤率低至1％，與9個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)持平丘薛。此前嘉竟，IBM剛剛曝光其50個(gè)量子比特量子原型機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造。

    本土力量也不甘示弱洋侨。近日舍扰，中科院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)潘建偉正式發(fā)布中科院聯(lián)合阿里云打造的11量子比特超導(dǎo)量子計(jì)算的云平臺(tái)希坚，這是繼IBM后全球第二家向公眾提供10量子比特以上超導(dǎo)量子計(jì)算云服務(wù)的系統(tǒng)边苹。郭光燦院士團(tuán)隊(duì)也介紹其本源量子計(jì)算云平臺(tái)已成功上線32比特量子虛擬機(jī)，并已實(shí)現(xiàn)了64量子比特的量子電路模擬裁僧，打破IBMQ的56位仿真紀(jì)錄短琴。

    這一系列動(dòng)作，讓今年的“量子霸權(quán)”爭(zhēng)奪戰(zhàn)來(lái)得比預(yù)期更早智榆。“量子霸權(quán)”又被稱作量子優(yōu)越性膊节，即50量子比特的量子計(jì)算機(jī)優(yōu)于現(xiàn)在的任何一臺(tái)經(jīng)典計(jì)算機(jī)及裂，達(dá)到“量子霸權(quán)”才算真正意義上的量子計(jì)算機(jī)。

    量子計(jì)算可以顛覆現(xiàn)有計(jì)算行業(yè)原拉，它能輕易通過(guò)枚舉算法解決大量現(xiàn)有復(fù)雜算法才能解決的問(wèn)題嘀矢，對(duì)量子效應(yīng)實(shí)現(xiàn)直接模擬仿真。但吳振華表示：“雖然量子計(jì)算的功力沒(méi)有被夸大堵套，但它的實(shí)現(xiàn)難度很大昵例。由于種種原因，現(xiàn)在很多觀點(diǎn)或報(bào)道（對(duì)量子計(jì)算的預(yù)期）過(guò)于樂(lè)觀端皮。”

    谷歌推出的量子計(jì)算器Bristlecone能夠支持多達(dá)72個(gè)量子位锣裆，號(hào)稱“為構(gòu)建大型量子計(jì)算機(jī)提供了極具說(shuō)服力的原理證明”。而如果能將量子處理器的錯(cuò)誤率控制在足夠低的水平腰凫，在解決明確的計(jì)算科學(xué)問(wèn)題時(shí)就能超越傳統(tǒng)硅計(jì)算機(jī)泞驴，實(shí)現(xiàn)所謂的“量子霸權(quán)”。

    但實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”要克服很多困難逢防，何時(shí)成真還沒(méi)有定論叶沛。

    量子計(jì)算伴有噪聲，即隨機(jī)波動(dòng)和錯(cuò)誤忘朝。對(duì)此灰署，技術(shù)樂(lè)觀派們認(rèn)為“降噪”是個(gè)技術(shù)性、工程性難題局嘁，遲早可以解決溉箕。

    另一撥人卻不這么想。耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)數(shù)學(xué)家吉爾·卡拉伊是反量子計(jì)算的代表人物悦昵，他一直關(guān)注量子計(jì)算復(fù)雜度與噪聲問(wèn)題肴茄。在他看來(lái)，噪聲的降低必然伴隨著量子比特?cái)?shù)指數(shù)式的增加但指。由于后者無(wú)法實(shí)現(xiàn)独郎，因此“量子霸權(quán)”也難以實(shí)現(xiàn)。