毁灭性打击 比特币将遭量子计算破解
发布日期:2018-03-08    来源:中国高科技行业门户-热点聚焦    



即使没有接触过的人,也多少会听说过这样一个火热的词汇——比特币,这个近些年让投资者们为之疯狂的加密货币,也在期间创造了无数财富神话。这一切都与比特币安全的特质分不开,但是最近这个情况也许将会发生改变。

 

火爆的比特币
 

由中本聪自2009年发明之后,经过近十年的发展,如今比特币的价格已经突破10000美元,从2010年不到1美分的价值,比特币在这几年的增幅已经达到了上百万倍。

 

 

它为什么会如此火爆,主要有几个方面的原因。首先比特币交易都是直接进行,不需要中间商过度,这提高了交易的隐蔽性。

 

其次比特币是由区块链作为底层技术而衍生出来的加密货币,而区块链一个重要的特性便是安全且不能被篡改,这对于比特币的交易而言尤为重要。

 

最后,比特币的总数是限定的,总数被限定在了2100万个,而获取的方式只有挖矿或者从别人手中购买,这就避免了货币发行过多导致的金融问题。

 

未来科技——量子计算
 

但是目前又这样一种科技,严重威胁了目前市面上这些以区块链为低层技术的加密货币,这便是量子计算。

 

 

而在不久前,中科院量子计算机研究取得突破性进展,中科院信息与量子科技创新研究院在超导量子计算方向发布11量子比特的云接入超导量子计算服务,世界范围来看,提供10个量子比特以上的云计算服务,这是继IBM后的第二家,这一进展让量子计算又一次成为焦点。

 

与普通计算机不同,量子计算机的运行单位是量子比特(qubit)而不是比特(bit)。经典计算机中的比特值是确定的,可能是1,也可能是0。但是在量子计算机中,一个量子比特的值在经过观察之前都是不确定的,有可能是1,或者是0,或者是1与0的叠加态(superposition)。

 

说到这里,这便是经典量子理论中的“薛定谔的猫”,有兴趣的观众可以自行上网搜索,这里不再过多赘述。

 

无限可能的量子计算
 

那么量子计算的突破与区块链又有什么关系,它又会对比特币等加密货币造成什么样的影响?

 

 

先来看看量子计算机能做什么,耶鲁大学的罗伯特·舍尔科普夫教授(Robert Schoelkopf)说:“当量子计算机拥有50或者100个量子比特,而且这些量子比特能工作得很好,可以做完全纠错,那么你就可以用这个量子计算机做世界上任何经典计算机永远都不可能做的计算工作了”。

 

中科院的潘建伟院士曾说:“我相信量子技术在21世纪的重要性可与上个世纪的曼哈顿计划相比。”麻省理工学院物理学家、量子计算先驱赛斯·劳埃德(Seth Lloyd)也表示:“在量子计算机上处理大型矩阵和大型矢量的速度更快。”

 

劳埃德估计,60个量子比特所编码的数据量就可以超过全人类一年所产生的数据量,而300个量子比特可以处理全宇宙的所有信息量。目前世界上最大的量子计算机由IBM、英特尔和谷歌联合开发,拥有大约50个量子比特。

 

量子计算面前区块链毫无安全可言
 

既然量子比特拥有如此出色的计算量,那么与区块链以及比特币之间到底有什么联系?这就要从比特币系统中的安全协议来说了,比特币的协议涉及两种类型的密码学,及挖掘过程中使用散列函数(哈希函数)和用于在区块链上提供数字签名的非对称密码术。

 

 

在挖掘比特币时,需要利用电脑的计算能力,使用SHA-256哈希函数为每个区块计算一个随机数,这个过程所得到的结果非常容易被验证,但是难以找到。

 

而不对称密码术则用于授权比特币区块链上的交易,整个链上的每个用户都会被分配一个公钥和一个私钥,这就是公钥密码系统(Public Key),公钥密码系统使用一对密钥来加密信息:可以广泛共享的公钥和只有密钥所有者才知道的私钥。任何人都可以使用预期的接收者公钥加密消息,但只有接收者才能使用他的私钥解密消息。

 

这样的非对称密码算法,核心是利用椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)来生成密钥,给定一个私钥,很容易推导出相应的公钥,但是反过来计算困难,这就是现在比特币安全的原因。

 

从上面就可以看出,只要拥有足够数量的量子比特,量子计算机的计算能力堪称恐怖,这种计算能力即便是哈希函数也能很快破解,届时整个币圈都会受到波及。与此同时,有相关人士预计,在2027年,量子计算机的舒尔算法(Shor’s algorithm)将能在十分钟(600秒)内破解密钥。

 

比特币的破灭只是时间问题
 

除此之外,比特币挖掘过程中其实一直秉承着公平的原则,也就是说,大家都有机会能够挖到比特币。在挖掘时,所有人就如同走迷宫一样,在挖掘道路上进行穿梭,计算机性能较好的在路上就走的比较快,但是这不一定说就能最快的通过这座迷宫挖到货币。

 

 

即使计算机性能没有其他人由于,但是去走在一条正确的道路上,也是有机会获得最终的货币的。

 

不过这一切在量子计算参与进来之后,完全被打破,加密货币的挖掘有一个非常显著的特点,那便是只要有人能够在所有算力中占得51%,那么这枚货币最后一定会是他获得的,而在此之前,也从没有人想过能够有人占到如此多的算力,毕竟比特币挖矿可是全球都有参与的。

 

量子计算机的加入,依靠其强大的运算能力,很轻易的就能超过51%的算力,这意味着,别人才刚刚开始走迷宫,它已经站在门口等着加密货币的产出了。

 

不过目前而言,量子计算机仍然是实验室中的产品,还没有被投入日常使用当中,《财富》杂志预测第一个使用的量子计算机将在十年内被造出来。目前已经有许多巨头在这个领域中进行探索,而时间也有可能被进一步缩短。

 

小结
 

当量子计算实现的时候,便是所有加密算法终结之时,届时所有加密货币在面对量子计算机的时候都系统虚设。并且目前而言,比特币等加密货币的算法基本已经固定,若是加密升级,则比特币也不再是其本身了。

 

因此对于区块链和加密货币而言,量子计算机的存在是其最大的威胁,当然,随着今后科技的发展,这些当下来看还远未成熟的技术又会发生哪些改变,这些都值得我们拭目以待。



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