胡泳
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被称为区块链的新颖估算数据结构提供了一个开放的、公开的、分布式的账簿,具有许多有前途的应用,包括数字货币。并且,任何新的密码应用程序都应考虑到预期的技术发展,这种技术会在任何我们所布署的系统的生命周期内发生。诸如,量子计算机的发展展现了区块链技术的脆弱性。区块链及其应用程序的主要卖点是,鉴于估算技术的当前状态,在正常情况下,加密保护的分布式账簿实际上是“牢不可破的”。但是,这一卖点的有效性在很大程度上是基于对某种“技术状态”的假定。区块链的分布式帐簿的安全性取决于个别特定密码问题的解决难度,而量子估算会破坏这些难度。我们都晓得,量子计算机的信息处理不是基于精典数学学,而是基于量子热学。这意味着针对特定问题的估算能力将大大增强。
区块链的加密功能被觉得是安全的,由于打破它须要大量的估算资源,而这是传统计算机难以实现的。并且,一台量子计算机将能否在几天之内破解这些密码屏蔽。倘若发生估算方式的转变,则基于当代区块链的系统可能会显得容易遭到设计中未考虑的恐吓的影响。问题在于,这些恐吓很快才会紧急发生吗?目前,区块链的不变性和无与伦比的安全性的看法已被广泛接受:它完善了公众对数字资产的信任并促使了大规模采用。并且量子估算的出现可能会害处私钥密码术的完整性,而私钥密码术是区块链安全的支柱。虽然,整个网路世界的安全性都取决于公开秘钥加密,用以保护通讯、银行帐户和其他敏感数据。这些加密术的核心是须要大量估算就能破解秘钥。比如,在2016年,200台计算机花了三年时间才破解了一条用768比特宽度的秘钥加密的消息。由此,我们的安全性取决于计算机的速率。
2019年9月,微软率先声称实现“量子优势”(quantumsupremacy),这一术语指的是量子估算在某一方面,可以解决精典计算机不能解决的问题,或则是比精典计算机有明显的加速(指数级加速)。由微软研制的量子计算机可以“在3分20秒内完成现今最先进的精典计算机大概要耗费1万年才会处理的问题”。而2020年9月,中国科大学教授潘建伟在公开课讲演上向公众透漏了我国量子计算机的最新进展:早已实现了光量子估算性能超过微软53比特量子计算机的100万倍。在这样急速的发展下,基于量子的未来设备是否还能“杀死”区块链的问题成为人们关注的焦点。一种解决方案是用抗量子密码术取代传统的数字签名,抗量子密码术是一种专门设计拿来抵挡来自功能强悍的量子计算机的功击的安全算法。目前来看,量子计算机还不会杀害区块链,并且它们可能会触发底层密码学的根本变化,发展出一种抗量子密码学,也可以称为后量子密码学。大多数研究者都觉得,有必要逐渐转向抗量子密码学,并完善支持它的基础设施。
日本化学学家提出的另一种补救举措,只有等待几六年以后量子互联网出现能够获得。这些基于遥远纠缠的量子粒子之间的联接的无线通讯构架,将解锁大量新的区块链模型和设计。英国维多利亚学院的两位学者在近来的一份研究论文中抒发了一个令人激奋的看法。她们提议舍弃量子密码的研究,直接跃升为促进区块链本身成为基于量子的系统。她们的模型描述了一个基于量子位的区块链,这种量子比特除了在空间中并且在时间上纠缠在一起。在不破坏粒子的情况下,企图改变由单个粒子的状态历程所記录的交易是不可能的。其实,在量子互联网启动并运行之前,不可能实现该模型。