量子计算是区块链的致命威胁吗

来源 | Singularity Hub

作者 | Nathana Sharma

编译 | 真传财经

导语： 后量子世界中区块链安全是不可能的？量子计算的出现是否会使区块链技术过时？

当人们关注监管对加密货币与区块链的影响时，事实上另一新兴技术——量子计算也在威胁着前者

在陡峭的价值和狂热的头条新闻中，很容易忘记加密货币和区块链尚未成为主流。尽管如此，该技术的粉丝认为，区块链有太多的潜力对未来持续产生重大影响。

但是在思考未来时，通常情况下，没有什么是确定的。

在考虑对区块链和加密货币的存在威胁时，人们通常关注增加监管。这是有道理的。从中期来看，更大的监管可能阻碍加密货币和更广泛的主流采用。但是，可能会有更大的威胁进一步出现在人们的视线。

大部分区块链的吸引力来自其安全优势。该技术允许在大型计算机网络之间分配交易分类帐。没有一个用户可以打入并更改分布式账本。这使得它既公开又安全。

但与另一种新兴技术（即大量炒作）相结合，量子计算方面，区块链看似不可变的分布式记账将受到威胁。

区块链密码学的工作原理

像区块链一样，量子计算也一直在取得进展和头条新闻。

量子计算公司和研究人员的数量继续增长。虽然有很多关注硬件的问题，但许多人也在研究软件。

密码学是一个普遍争论的话题，因为量子计算对传统形式的计算机安全构成了威胁，最显着的是公钥密码术，它支持大多数在线通信和最新的区块链技术。

但首先，计算机安全如何在今天工作？

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，但只有接收者可以使用他的私钥解密消息。从相应的公钥中确定私钥越困难，系统越安全。

最好的公钥密码系统利用两个令人难以置信的大素数的乘积因子来连接公钥和私钥。仅仅从公钥中确定私钥，人们就必须找出这个素数乘积的因素。即使一台经典的计算机每秒钟测试了几万亿次，由于所讨论的素数的大小，它将比迄今为止宇宙存在的大约140亿年还要长7.85亿倍。

但是，如果处理能力大大增加，那么运用这种计算能力的实体就可能从相应的公钥生成私钥。如果操作者可以从相应的公钥生成私钥，那么即使是最强大的传统公钥密码形式也是脆弱的。

量子计算就是在这里进行的。量子计算依赖于量子物理学，比任何传统的计算形式都具有更大的潜力。

量子计算威胁密码学的原因

量子计算利用量子比特或“量子位”，它们可以存在于0到1之间的任何值的叠加中，因此可以处理比0或1更多的信息，这是经典计算系统的限制。

使用量子比特计算的能力使得量子计算机比传统计算机快很多个数量级。谷歌表示，在某些特定任务中，D-Wave量子退火计算机的速度可能比传统计算机快1亿倍。谷歌和IBM正在开发自己的量子计算机。

此外，尽管量子计算算法只有少数，但其中最着名的算法之一Shor算法能够快速分解大素数。因此，一台工作的量子计算机理论上可以打破今天的公钥密码系统。

能够快速计算数量的量子计算机尚未出现。然而，如果量子计算继续进步，它将最终到达那里。而当这种情况发生时，这种进步将对公钥密码体系构成存在威胁，而依赖它的区块链技术（包括比特币）将容易受到黑客攻击。

有解决量子计算破解区块链安全的方案吗

那么，在后量子世界中区块链安全是不可能的？量子计算的出现是否会使区块链技术过时？

也许吧，但是如果我们可以先开发一个解决方案的话。

国家安全局在2015年宣布，它正在推动实施量子抵抗密码系统。密码学家正在研究抗量子密码学，并且已经有了实施量子密码学的区块链项目。例如，Quantum Resistant Ledger 正在致力于构建这样的区块链。

什么使得量子抗性或“后量子”密码学，量子抗性？当从公钥生成私钥时，这种方式在数学上比传统的素数分解复杂得多。

抗量子联盟团队正致力于实施基于哈希的密码术，这是后量子密码学的一种形式。在基于散列的加密中，私钥是使用基于复杂哈希的加密结构从公钥生成的，而不是素数分解。因此，公钥和私钥对之间的连接比传统的公钥密码术复杂得多，并且对于运行Shor算法的量子计算机来说，其脆弱性要小得多。

这些后量子密码方案不需要在量子计算机上运行。Quantum Resistant Ledger是一个区块链项目，已经在实施后量子密码学。当全尺寸量子计算成为实际的现实时，这种努力和其他人会如何成功地证明它有多成功。

要清楚的是，量子计算会威胁到所有依赖公钥加密的计算机安全系统，而不仅仅是区块链。包括区块链系统在内的所有安全系统都需要考虑后量子密码术以维护其系统的数据安全。但最简单和最有效的途径可能是用实施量子密码学的区块链系统取代传统系统。