量子計算和加密貨幣

量子計算是計算領域的下一個巨大飛躍。但這也可能會造成加密技術的巨大破壞。我們來一起探索一下這項新技術。

量子計算和量子物理學聽起來像是科幻小說中的東西：一切都是由波和粒子組成的，物質可以同時存在於同一位置，粒子可以被發送到星系的另一側，但仍然保持連接。本文探討什麼是量子計算機以及它們對加密行業造成什麼樣的威脅。

科學家和研究人員開始利用量子物理學的力量來構建功能強大的計算機，並具有破解世界級別的加密算法的能力。除了區塊鏈以外，量子計算還可能威脅全球金融系統，機密情報機構以及手機上所有數據的安全。

什麼是量子物理學？

量子物理學也稱為量子力學，是僅適用於足夠小的物體以適用其規則的一種物理學。在經典物理學中，幾乎所有事物都以可預測的方式運行-計算和測量可以精確進行。一旦你開始研究量子物理學大小的物體，事情將變得更加不可預測。也就是說，量子力學研究的對象是不可預測的。

既然，不能保證量子物理學中的測量和計算是準確的，則只能使用概率來猜測。在量子水平上，粒子可以像波一樣開始表現，甚至根據是否被觀察而突然改變其狀態。在量子領域，一切都變得不確定。

什麼是量子計算機？

通過利用量子力學定律，量子計算機可以比我們最先進的現代計算機強大得多。關於量子計算機，最重要的理解是量子位。經典計算機使用由「0」和「1」表示的位。普通位是二進位的-每次打開或關閉-一次處於一種狀態，「是」或者「否」。量子位可以為「0」，「1」，以及在它們之間切換或同時為兩者。由於量子計算機的基本單位是這些神奇的量子位，因此量子計算機可以以普通計算機甚至無法接近的速度執行功能或計算-這也是為什麼它們有一天可能能夠破解加密貨幣。

舉個例子：如果我們從一臺普通計算機上得到四個比特，它們可以是16種組合中的任何一種，即1000、1100、1110，但是在進行計算時只能選擇將其合為一體。但是，有了四個bit位時，它們可以同時處於這16個位置中的所有位置，並且所表示的數量會成倍增加。僅20個量子位就可以並行存儲超過一百萬個值，這使量子計算機能夠通過並行執行而不是一次單獨進行計算來解決問題。

量子力學的思想可以追溯到1900年被認為是量子理論之父的馬克斯·普朗克（Max Planck）進行的研究。量子計算機將在1980年代和1970年代晚些時候出現，當時保羅·貝尼奧夫（Paul Benioff）證明有可能製造出一種在量子物理學定律下運行的計算機。

量子計算有什麼特別之處？

由於量子位可以在狀態之間切換（可以是「 1」，「 0」，也可以同時處於多個狀態），因此量子位可以並行或同時執行多個計算。量子比特使量子計算機能夠如此快速地處理複雜的計算，以至於普通計算機要花費超過5億年才能破解比特幣的加密，而量子計算機則可以在10分鐘之內破解它。

「量子計算機中工作的確切物理機制在理論上有些複雜，並且直觀上令人難以理解。通常，用量子物理學的多世界維度來解釋它，其中計算機不僅在我們的宇宙中而且還在其他宇宙中同時執行計算。」 - 安德魯·齊默曼·瓊斯（Andrew Zimmerman Jones）（《傻瓜弦理論》的作者）

量子計算機是如何製造的？

傳統計算機基本上由數百萬個管理電子流的微型開關組成。但是，當我們將這些門縮小到亞原子水平時，控制電流是否流過門的能力變得有些奇怪。通過稱為量子隧穿的想法，當我們到達亞原子水平時，電子可以隨意跳過閘門，從而使機器處理這種流動的能力變得毫無用處。結果，使得量子計算機的製造方式大不相同。

它們在亞原子粒子的奇異而有趣的微觀世界中工作，在量子世界中，量子比特會做奇怪的事情，例如同時處於16個狀態中的任何一個狀態，直到觀察到它們塌陷為一個狀態為止。結果，與傳統計算中使用的「邏輯門」相對，「量子門」經歷了一個過程，即它設置了一些量子位，應用量子門來「糾纏」它們，操縱可能的概率，並然後測量結果。看到這裡感到困惑？是的，這是一個真正的傷腦筋的場景。

但是，你需要了解的是，為了能夠控制此過程，例如Google正在使用一種特殊的超導金屬，該金屬的工作溫度比空間低八倍，與現在擺在桌上的計算機相去甚遠。所以結論就是，量子計算機不太可能很快走出實驗室面向大眾。

我們應該擔心嗎？

根據以太坊創始人Vitalik Buterin和加密傳教士Andreas Antonopolous的這些聰明人的說法，目前還沒有必要對量子計算機感到恐慌。據Antonopolous稱，量子計算機目前還遠沒有強大到足以破壞比特幣之類的東西。

從理論上講，量子計算可能會破壞加密技術，但換個角度想可能也在保護像比特幣和以太坊這樣的加密資產，Vitalik認為，像Google宣布的那樣，量子計算機的概念尚沒有完全實現並被證明。當前在區塊鏈中使用的加密技術也可能是足夠強大的，甚至可以抵抗完全實現的量子計算機，這意味著並非所有的加密技術都容易受到攻擊。

換言之，量子計算機不僅可以用來破解密碼，而且還可以幫助構建更強大的量子加密。為比特幣以太坊等區塊鏈抵制量子計算機制定了升級計劃。

未來發展

即使我們現在很安全，加密貨幣世界也已經有人開始未雨綢繆了。Praxxis和QAN等抗量子區塊鏈已經在開發中，以準備對抗潛在的量子危機。我們可以放心地知道，即使量子計算機開始佔領世界，我們的加密貨幣也將是安全的。