量子計(jì)算機(jī)對(duì)于比特幣等數(shù)字貨幣來(lái)說(shuō)具有極大的安全威脅。現(xiàn)在，俄羅斯的一群科學(xué)家正在探索如何運(yùn)用量子力學(xué)維護(hù)區(qū)塊鏈的安全。

人們對(duì)數(shù)字貨幣的興趣已經(jīng)達(dá)到了最高點(diǎn)，銀行、公司和政府爭(zhēng)相加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的理解并探索如何使用該技術(shù)。在這種情況下，數(shù)字貨幣市場(chǎng)開(kāi)始呈指數(shù)增長(zhǎng)，其市值于上個(gè)月達(dá)到了驚人的900億美元。接下來(lái)，數(shù)字貨幣似乎會(huì)在全球金融系統(tǒng)中發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。

但目前仍有一個(gè)問(wèn)題。數(shù)字貨幣所面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)是要確保所有人都能按照誠(chéng)信原則使用這些貨幣。區(qū)塊鏈似乎能提供一個(gè)很好的解決方案，通過(guò)使用加密技術(shù)來(lái)確保誠(chéng)信。人們普遍認(rèn)為，除了暴力攻擊，區(qū)塊鏈?zhǔn)菬o(wú)法破壞的。

而這就是問(wèn)題所在，雖然普通的電腦不容易發(fā)起暴力攻擊，但量子計(jì)算機(jī)卻非如此。這些設(shè)備強(qiáng)大的數(shù)字運(yùn)算能力意味著它們一旦出現(xiàn)，數(shù)字貨幣將更容易受到攻擊。

因此，保護(hù)區(qū)塊鏈技術(shù)免遭量子攻擊的方法具有重大作用。

在莫斯科的俄羅斯量子中心（Russian Quantum Center），Evgeny Kiktenko的團(tuán)隊(duì)中有一些人設(shè)計(jì)、構(gòu)建并測(cè)試了由量子力學(xué)確保安全性的量子區(qū)塊鏈系統(tǒng)。他們使用可以購(gòu)買的標(biāo)準(zhǔn)量子加密系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建它。

首先來(lái)介紹一些背景。區(qū)塊鏈以一種防止欺騙使用（例如篡改或雙重支出）的方式記錄交易。它們?cè)试S任何計(jì)算機(jī)通過(guò)將交易添加到區(qū)塊中來(lái)追蹤該列表，然后將其加密形成被稱為哈希的數(shù)字。

加密過(guò)程很重要。這是一種易于計(jì)算但難以逆轉(zhuǎn)的算法（類似因式分解） 。它所產(chǎn)生的哈希值是區(qū)塊的獨(dú)特屬性，任何對(duì)記錄的篡改將立即被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檫@將改變哈希。

新的交易接下來(lái)會(huì)被聚集到一個(gè)新區(qū)塊中并添加到現(xiàn)有的哈希值中，然后將其加密為新區(qū)塊創(chuàng)建新的哈希。被加密之后再被添加到下一個(gè)交易列表中，如此反復(fù)。最后會(huì)形成一條區(qū)塊的鏈，每個(gè)區(qū)塊都包含之前所有區(qū)塊的哈希值，“區(qū)塊鏈”這個(gè)術(shù)語(yǔ)就這么出現(xiàn)了。

所有存儲(chǔ)這些區(qū)塊的電腦會(huì)比較它們的哈希值，以確保它們達(dá)成一致。任何不同意的計(jì)算機(jī)將放棄這些記錄。

這種方法雖好，但并非十全十美。操控該系統(tǒng)的方法之一是欺詐用戶對(duì)交易列表進(jìn)行有利于自己的更改，但不能改變哈希。這可以通過(guò)更改記錄、對(duì)結(jié)果加密然后查看哈希值是否相同來(lái)完成。如果哈希值變了，那就不停嘗試，直到找到匹配的哈希值為止。

區(qū)塊鏈的安全性基于這樣一種信念，即普通電腦要發(fā)起這種暴力攻擊是不可能的。相比之下，量子計(jì)算機(jī)則快得多，因此構(gòu)成了更大的威脅。

Kiktenko及其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種阻止這種量子攻擊的解決方案。他們的區(qū)塊鏈技術(shù)有些不同。兩個(gè)人之間的交易包含了發(fā)起者的信息、接收器、發(fā)起時(shí)間、轉(zhuǎn)帳金額以及證明發(fā)起者有足夠的資金保證運(yùn)行的參考交易。

然后，這個(gè)交易將被發(fā)送到貨幣網(wǎng)絡(luò)中的所有計(jì)算機(jī)上，在這些交易聚集到區(qū)塊中時(shí)，這些計(jì)算機(jī)會(huì)在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)（比如十分鐘）一直存儲(chǔ)交易。

下一階段會(huì)使用一種算法使各方確定交易的名單是真實(shí)的。這種方法基于大家最初與所有計(jì)算機(jī)共享信息時(shí)的證明。然后，他們會(huì)交換從網(wǎng)絡(luò)其他參與者處獲得的信息，使所有人都能看到誰(shuí)說(shuō)了什么。各方隨后在下一輪繼續(xù)分享信息，直到他們確認(rèn)所有計(jì)算機(jī)都擁有相同的信息。

但是，打個(gè)比方，在這樣的系統(tǒng)中，Alice如何能夠肯定她是從Bob那里接收的信息呢？如果沒(méi)有這種把握，很容易讓惡意用戶通過(guò)偽裝成許多不同的用戶來(lái)控制系統(tǒng)。

這就是量子力學(xué)發(fā)揮作用的地方。Alice和Bob可以使用稱為“量子密鑰分配”的技術(shù)驗(yàn)證對(duì)方的身份。這種方法會(huì)使用量子粒子（如光子）發(fā)送信息，竊聽(tīng)者要拷貝它們就必須對(duì)其進(jìn)行破壞。通過(guò)這種方式，Alice和Bob就可以確定對(duì)方的身份了。

所以Kiktenko及其團(tuán)隊(duì)所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是一個(gè)量子識(shí)別系統(tǒng)，任何一方都可以使用這種物理定律所確保的方式驗(yàn)證其他方的身份。這種量子簽名會(huì)添加到每一筆交易上，使其無(wú)法被篡改。

Kiktenko及團(tuán)隊(duì)表示，他們使用了從瑞士公司ID Quantique購(gòu)買的量子加密系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)這樣一個(gè)系統(tǒng)。他們說(shuō)：

“我們已經(jīng)在由量子秘鑰分配鏈接連接節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上使用信息理論安全驗(yàn)證開(kāi)發(fā)了一個(gè)區(qū)塊鏈協(xié)議。”

他們已經(jīng)在擁有四個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)上對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，其中一個(gè)用戶試圖通過(guò)雙重支付控制系統(tǒng)。Kiktenko及團(tuán)隊(duì)表示， “該協(xié)議在第二輪交流后清除了雙重支付交易，僅允許含有合法交易的區(qū)塊形成。”

這是一個(gè)有趣的原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，顯示了量子技術(shù)如何保護(hù)區(qū)塊鏈技術(shù)。

但它并不是完美的，特別是它假定只有不到三分之一的參與方是不誠(chéng)實(shí)的。如果超過(guò)三分之一的用戶要操控系統(tǒng)，這么這種方法的作用就不大了。

在使這種系統(tǒng)得到更多應(yīng)用上也有顯著的技術(shù)障礙，尤其是要建立一個(gè)量子互聯(lián)網(wǎng)使這些交易能夠跨地域進(jìn)行。這個(gè)挑戰(zhàn)需要解決，全世界的研究人員都在進(jìn)行研究。

量子計(jì)算機(jī)的威脅是肯定的，且不只對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)有威脅。當(dāng)?shù)谝慌_(tái)足夠強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)時(shí)，目前使用常規(guī)加密技術(shù)存儲(chǔ)的信息會(huì)立刻變的不安全。

隨著使用數(shù)字貨幣的熱潮來(lái)襲，保護(hù)這種技術(shù)免受量子威脅的危害顯然具有重要意義。

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