在過去十年中，計(jì)算編程穩(wěn)步發(fā)展并進(jìn)入量子領(lǐng)域，產(chǎn)生了令人費(fèi)解的設(shè)備，這些設(shè)備有望實(shí)現(xiàn)不可思議的計(jì)算效率。

例如，在2020年，中國科學(xué)家利用一臺量子計(jì)算機(jī)來運(yùn)行一個數(shù)學(xué)問題，而這個問題需要一臺典型的超級計(jì)算機(jī)25億年才能解決，而使用量子機(jī)卻在200秒內(nèi)解決了這個問題。

量子計(jì)算改變我們與自然互動的方式，它可以通過快速篩選分子結(jié)構(gòu)來超快速跟蹤藥物發(fā)現(xiàn)，這是IBM與克利夫蘭診所合作探索的壯舉。它可以將互聯(lián)網(wǎng)安全推向近乎不可破解的程度，從而引起美國能源部的關(guān)注。甚至制造公司，如汽車巨頭寶馬，也進(jìn)入了量子游戲，因?yàn)樗梢酝晟撇牧峡茖W(xué)并重寫人工智能的框架。

我們可能正處于量子革命的邊緣，科學(xué)家可以以創(chuàng)紀(jì)錄的速度開發(fā)藥物，以令人難以置信的確定性預(yù)測天氣，并在物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)新的角度。

說到這里作者想到了一個有趣的問題：最強(qiáng)之矛量子計(jì)算機(jī)能夠戳穿最強(qiáng)之盾加密貨幣嗎？

為了判斷我們目前在量子時間線上走了多遠(yuǎn)，英國初創(chuàng)公司Universal Quantum的量子架構(gòu)師馬克·韋伯（Mark Webber）和他的團(tuán)隊(duì)計(jì)算了理論上破解比特幣所采用的強(qiáng)大安全系統(tǒng)所需的量子比特?cái)?shù)量，這種分散的數(shù)字貨幣一直是一項(xiàng)不穩(wěn)定的投資，吸引了埃隆·馬斯克（Elon Musk）的注意力，并成為金融革命迫在眉睫的象征。最終的答案是？比IBM僅127量子位的處理器多出數(shù)百萬個才有可能實(shí)現(xiàn)突破。

加密貨幣的量子弱點(diǎn)

以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的加密貨幣，如大名鼎鼎的比特幣的安全系統(tǒng)被認(rèn)為對經(jīng)典計(jì)算機(jī)具有超安全性，這就是為什么它提供了一種衡量量子計(jì)算能力的絕佳方法。

每次加密貨幣進(jìn)行交易時，都將生成一個對所有人都可用的公鑰和一個僅對使用者可見的安全私鑰，然后，這個關(guān)鍵組合以數(shù)字方式"寫入"到系統(tǒng)內(nèi)的貨幣交易分類賬上，即區(qū)塊鏈。

在那之后，交易將再次"鎖定"，從而阻止任何人對相關(guān)資金做任何事情。但有一個盲點(diǎn)："當(dāng)有人用比特幣進(jìn)行交易時，它會向全世界宣布，但在它被集成到區(qū)塊鏈之前，它并不完全安全，"韋伯說。

換句話說，在事務(wù)的公開聲明和集成之間，存在一個漏洞窗口。從技術(shù)上講，在這個窗口內(nèi)，資金可以操縱。之所以說從技術(shù)上來講，是因?yàn)檫@需要非常復(fù)雜的算法，即使是最強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī)也沒有足夠的計(jì)算能力來執(zhí)行它們，除非使用的是量子計(jì)算機(jī)。

"如果你確實(shí)有一臺量子計(jì)算機(jī)，它可以足夠快地運(yùn)行，理論上你可以把它定期應(yīng)用于交易，例如，將它們重新轉(zhuǎn)移到不同的地址，"韋伯說。

雖然窗口的一般范圍從10分鐘到一天不等，但韋伯說，它的有限性使其成為一個特別好的測試，因?yàn)樗?我們有一個理想的運(yùn)行時，我們需要多少個量子位？

在我們進(jìn)一步討論之前，讓我們討論一下所有這些量子比特功率的起源，這要?dú)w功于兩個令人眼花繚亂的量子特征，即疊加和糾纏。

奇妙的量子計(jì)算機(jī)

假設(shè)我在桌子上旋轉(zhuǎn)一枚硬幣，然后問："它是正面還是背面？你可能會說，"什么？"因?yàn)槲业膯栴}沒有多大意義。在硬幣落在一邊之前，它基本上同時作為兩個選項(xiàng)存在，而這枚令人眼花繚亂的硬幣在旋轉(zhuǎn)過程中就可稱為"疊加態(tài)"。

如果你打斷它的疊加來檢查它的狀態(tài)，也就是說讓硬幣停止旋轉(zhuǎn)的你無法恢復(fù)確切的不確定狀態(tài)，一旦你打破了疊加，它就永遠(yuǎn)被打破了。

現(xiàn)在讓我們修改一下案例，把兩枚硬幣放在一起旋轉(zhuǎn)。這一次，我有一個條件。如果硬幣A落在頭頂上，硬幣B也會落在頭頂上，這些硬幣現(xiàn)在可以說是相互依賴。每個硬幣的疊加都與另一個硬幣 "糾纏在一起"。

對硬幣A的疊加度的調(diào)整會立即影響硬幣B，即使硬幣位于宇宙的兩端。例如，即使只有硬幣A停止旋轉(zhuǎn)，您也會獲得有關(guān)硬幣B的相關(guān)信息，從而也打破了它的疊加，這聽起來也是正確的。

好吧，你可能會想：這些類比取決于觀察者的頭腦。你是對的。但那是因?yàn)槲覀冋務(wù)摰氖怯矌拧τ谙耠娮雍凸庾舆@樣的量子粒子，這些事情真的，物理上發(fā)生了。

回到量子計(jì)算的領(lǐng)域，疊加決定了量子位（即量子比特）的狀態(tài)。經(jīng)典位以0或1的形式存在，但是由量子粒子組成的量子位可以同時處于疊加狀態(tài) 0和1，最重要的是，它們在仍處于該狀態(tài)時檢索數(shù)據(jù)。

你可以想象，量子位以深不可測的速度進(jìn)行計(jì)算，同時測試幾次迭代，并與其他量子比特糾纏在一起，以瞬間傳輸信息。這是一般的要點(diǎn)。

在上下文中，谷歌和IBM量子計(jì)算機(jī)使用所謂的超導(dǎo)量子硬件在網(wǎng)格上均勻分布量子位。相鄰的量子位可以糾纏以傳遞信息。Webber的公司專注于捕獲離子硬件，這允許量子位自由移動并在網(wǎng)格上的任何地方進(jìn)行協(xié)作。然而，無論哪種方式，更多的量子位等于指數(shù)級的計(jì)算能力。

但是，這些量子位中有多少必須同步才能利用比特幣的漏洞窗口？

讓量子計(jì)算機(jī)成為黑客

比特幣交易有一個窗口，在此期間它們?nèi)菀资艿搅孔佑?jì)算機(jī)的攻擊，但不是經(jīng)典計(jì)算機(jī)，絕對不是人，這是因?yàn)榱孔酉到y(tǒng)充滿了量子比特，它們以人腦幾乎無法理解的速度發(fā)射并執(zhí)行計(jì)算。

利用外部研究，韋伯列出了需要多少量子位才能穿透這個窗口，發(fā)現(xiàn)了一些可靠的計(jì)算。但回想一下，如果量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)任何問題，疊加就會中斷，所有寶貴的量子數(shù)據(jù)都可能永遠(yuǎn)丟失。

為了防止這場災(zāi)難，量子程序員做了一些相當(dāng)直觀的事情。他們只是使用更多的量子比特。這被稱為量子糾錯。

為了簡化，他們在每次計(jì)算中都拋出一大批量子比特，以增加獲得正確數(shù)據(jù)的機(jī)會。例如，如果9/10量子位提供了相同的解決方案，那么可以肯定地說這是正確的。

"擁有一個相當(dāng)高質(zhì)量的邏輯量子位并不容易，幾乎就是從1000個物理量子位中挑選一個最優(yōu)的，"韋伯說。因此，他將最初的估計(jì)乘以1000，得到最終的答案。即在一小時內(nèi)入侵比特幣需要大約3.17億個量子比特，如果你想10分鐘就完成這件事，那么所需的量子比特將是一個更大的數(shù)字，他說。"可能是六倍之多。" 這將使量子比特的數(shù)量達(dá)到數(shù)十億，目前人類的量子計(jì)算機(jī)還未達(dá)到它的零頭。

"如果你想更慢地破解它，它總體上需要更少的量子比特，如果是在一天內(nèi)完成破解的話，它大約1300萬個量子比特，”"韋伯補(bǔ)充說。

韋伯并不是唯一一個考慮量子計(jì)算如何繞過加密貨幣安全的人。例如，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology）正在尋找量子證明加密算法，以確保加密貨幣的安全，而以太坊基金會（Ethereum Foundation）正在研究量子電阻的概念。

但是要真正達(dá)到通過量子計(jì)算機(jī)入侵加密貨幣之前，我們還有很長的路要走，不過正如經(jīng)典計(jì)算機(jī)曾經(jīng)走過的路那樣：從10位的真空管到現(xiàn)在每秒計(jì)算500多億次只走了半個世紀(jì)，每年其算力都將呈指數(shù)級增長。

原文：《Quantum hackers could break bitcoin in minutes, but don"t panic just yet》

本文來自微信公眾號“Techsoho”（ID:scilabs），作者：Light，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

關(guān)鍵詞： 最強(qiáng) 量子 貨幣