考慮到當下的計算技術，區(qū)塊鏈的分布式賬本在正常情況是“不可攻破的”。這是區(qū)塊鏈的核心特性之一。然而，它的有效性在很大程度上取決于“技術狀態(tài)”假設。如果計算領域發(fā)生重大的轉(zhuǎn)變，目前基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)可能會受到超越我們認知的威脅。這時區(qū)塊鏈又將何去何從？
隨著物理學家在構建可操作量子計算機方面取得的進展，威脅正在悄悄降臨。量子計算機在密碼算法上的表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)計算機，讓這種擔憂變得更加實際。未來基于量子技術的設備能否“殺死”區(qū)塊鏈的問題是我們不得不面對的。
什么是量子計算？
量子計算機是利用量子力學原理進行計算的設備。為了存儲和操作數(shù)據(jù)信息，普通計算機使用稱為比特的二進制單位，它可以表示兩種可能的狀態(tài):0或1。量子機器依賴于量子比特(或量子位)，它可以同時是0和1。這種現(xiàn)象稱為疊加，它使得這些設備執(zhí)行某些任務的速度遠遠快于基于比特的設備。
量子理論的另一個基本術語是糾纏。當兩個粒子糾纏在一起時，它們以相同的量子態(tài)存在，如果其中一個粒子的狀態(tài)發(fā)生變化，那么無論這兩個粒子在物理空間中的距離有多遠，它的狀態(tài)都會發(fā)生相應的變化。以這種方式配對量子比特，可使量子計算機的計算能力呈指數(shù)增長。
疊加態(tài)是進行量子計算所必需的，這種狀態(tài)很難達到，也很難維持。物理學家使用激光和微波光束將量子比特置于這種工作狀態(tài)，然后使用一系列技術使其免受最輕微的溫度波動、噪音和電磁波的影響。由于工作環(huán)境的脆弱性，目前的量子計算機非常容易出錯，在大多數(shù)操作執(zhí)行之前，工作環(huán)境的脆弱性會導致疊加態(tài)在一個稱為退相干的過程中消散。
量子算力是由一臺機器可以同時利用多少量子比特來決定的。從上世紀90年代末第一次實驗中獲得的兩個量子比特開始，如今谷歌操作的最強大的量子計算機可以使用多達72個量子比特。
量子計算與區(qū)塊鏈
區(qū)塊鏈不可篡改的特性被廣泛接受，它奠定了公眾對數(shù)字資產(chǎn)的信任，并促使區(qū)塊鏈的大規(guī)模采用。然而，量子計算的出現(xiàn)可能會威脅作為區(qū)塊鏈安全支柱的公鑰加密的完整性。
雖然量子計算機的潛在應用范圍很廣，考慮在區(qū)塊鏈技術和密碼學的背景下，最相關的應用之一就是它能超過現(xiàn)有任何超級計算機運行特定算法的速度。其中就包括運行著名的Shor因子分解算法，這將導致現(xiàn)在絕大多數(shù)的加密技術過時。
區(qū)塊鏈安全嚴重依賴于單向數(shù)學函數(shù)——這些函數(shù)易于運行，但反向計算的難度非常大。這些功能用于生成數(shù)字簽名和驗證分布式賬本上的交易。
配備了功能性量子設備的罪犯將能夠以更快的速度進行反向計算，這將使他們能夠偽造簽名、冒充其他用戶并獲得對其數(shù)字資產(chǎn)的訪問權限。這樣就可以接管更新分布式賬本、操縱交易歷史并進行雙花攻擊。這對現(xiàn)在的區(qū)塊鏈技術是致命的威脅。
加密系統(tǒng)的設計者正在積極研究應對威脅的防范措施。
一種解決方案是用抗量子密碼取代傳統(tǒng)的數(shù)字簽名，這種安全算法是專門設計用來抵御量子計算機的攻擊。
另一種方法只有隨著量子互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)才會出現(xiàn)。這種未來的無線通信架構，基于遠程糾纏量子粒子之間的連接，將開啟大量新的區(qū)塊鏈模型和設計。這種方法需要把區(qū)塊鏈變成一個基于量子的系統(tǒng)。一個基于量子比特的區(qū)塊鏈，不僅在空間上糾纏，而且在時間上糾纏。如果試圖回溯性地改變由單個粒子隨時間的狀態(tài)編碼的事務記錄，不徹底銷毀該粒子，是不可能的。然而，在量子互聯(lián)網(wǎng)建立并運行之前，這個模型是不可能實現(xiàn)的。
業(yè)內(nèi)人員的爭論
雖然學術界提出的解決方案可能還需要幾十年的時間，但量子計算和量子密碼學的大量研究和開發(fā)正在進行中。業(yè)內(nèi)專家們對量子威脅的緊迫性看法不一。
樂觀派認為，量子計算機的確正變得異常強大，其發(fā)展速度超過了大多數(shù)人的預期。然而，他們并沒有破壞區(qū)塊鏈的能力。每當新的量子硬件發(fā)布時，它都會重新引發(fā)人們對區(qū)塊鏈完整性的擔憂，但沒有證據(jù)表明量子計算可以破壞區(qū)塊鏈。
當量子計算機發(fā)展到足以威脅到當今區(qū)塊鏈的完整性時，安全系統(tǒng)將轉(zhuǎn)向能夠兼容它們的算法。在短期內(nèi)，量子計算機并不存在破解區(qū)塊鏈密碼的真正威脅。如果這種情況真的發(fā)生了，密碼學將會轉(zhuǎn)向更多的量子證明算法。量子計算機要破解區(qū)塊鏈密碼至少還需要十年時間。
然而，其他人并不完全贊同這種樂觀看法。他們呼吁業(yè)內(nèi)需要盡快制定相應的措辭來應對潛在的威脅。
如果有人擁有一個基于量子的礦池，就會對區(qū)塊鏈行業(yè)產(chǎn)生不可估量的破壞。許多公司一直致力于研究基于量子的計算技術。也許在未來5年或者更短的時間這將成為現(xiàn)實。
量子計算機不僅可以重新定義區(qū)塊鏈密碼算法，還將重新定義任何應用密碼算法的地方，包括像在線銀行網(wǎng)站這樣更簡單的東西。我們需要大量的研究和工作來減輕影響，并將區(qū)塊鏈轉(zhuǎn)移到抗量子密碼學或后量子密碼學。
區(qū)塊鏈的挑戰(zhàn)不僅在于量子計算所代表的威脅，還在于區(qū)塊鏈將如何遷移到新的密碼學版本。所有專家對量子計算機對區(qū)塊鏈完整性構成威脅的時間給出了驚人的相似估計，時間跨度從5年到10年不等。在應對潛在的量子攻擊時，他們的做法也相當一致:大多數(shù)人都認為，有必要逐步轉(zhuǎn)向抗量子密碼技術，并建立支持這種技術的基礎設施。區(qū)塊鏈必須進化，但量子計算技術不太可能從根本上威脅到它們的存在。
