量子計算機對于比特幣等數(shù)字貨幣來說具有極大的安全威脅。現(xiàn)在，俄羅斯的一群科學(xué)家正在探索如何運用量子力學(xué)維護區(qū)塊鏈的安全。

人們對數(shù)字貨幣的興趣已經(jīng)達到了最高點，銀行、公司和政府爭相加強對技術(shù)的理解并探索如何使用該技術(shù)。在這種情況下，數(shù)字貨幣市場開始呈指數(shù)增長，其市值于上個月達到了驚人的900億美元。接下來，數(shù)字貨幣似乎會在全球金融系統(tǒng)中發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。

但目前仍有一個問題。數(shù)字貨幣所面臨的一個巨大挑戰(zhàn)是要確保所有人都能按照誠信原則使用這些貨幣。區(qū)塊鏈似乎能提供一個很好的解決方案，通過使用加密技術(shù)來確保誠信。人們普遍認為，除了暴力攻擊，區(qū)塊鏈?zhǔn)菬o法破壞的。

而這就是問題所在，雖然普通的電腦不容易發(fā)起暴力攻擊，但量子計算機卻非如此。這些設(shè)備強大的數(shù)字運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的團隊中有一些人設(shè)計、構(gòu)建并測試了由量子力學(xué)確保安全性的量子區(qū)塊鏈系統(tǒng)。他們使用可以購買的標(biāo)準(zhǔn)量子加密系統(tǒng)來構(gòu)建它。

首先來介紹一些背景。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。它們允許任何計算機通過將交易添加到區(qū)塊中來追蹤該列表，然后將其加密形成被稱為哈希的數(shù)字。

加密過程很重要。這是一種易于計算但難以逆轉(zhuǎn)的算法（類似因式分解） 。它所產(chǎn)生的哈希值是區(qū)塊的獨特屬性，任何對記錄的篡改將立即被發(fā)現(xiàn)，因為這將改變哈希。

新的交易接下來會被聚集到一個新區(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交易列表中，如此反復(fù)。最后會形成一條區(qū)塊的鏈，每個區(qū)塊都包含之前所有區(qū)塊的哈希值，“區(qū)塊鏈”這個術(shù)語就這么出現(xiàn)了。

所有存儲這些區(qū)塊的電腦會比較它們的哈希值，以確保它們達成一致。任何不同意的計算機將放棄這些記錄。

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交易列表進行有利于自己的更改，但不能改變哈希。這可以通過更改記錄、對結(jié)果加密然后查看哈希值是否相同來完成。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，量子計算機則快得多，因此構(gòu)成了更大的威脅。

Kiktenko及其團隊開發(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。兩個人之間的交易包含了發(fā)起者的信息、接收器、發(fā)起時間、轉(zhuǎn)帳金額以及證明發(fā)起者有足夠的資金保證運行的參考交易。

然后，這個交易將被發(fā)送到貨幣網(wǎng)絡(luò)中的所有計算機上，在這些交易聚集到區(qū)塊中時，這些計算機會在預(yù)設(shè)時間內(nèi)（比如十分鐘）一直存儲交易。

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

但是，打個比方，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？如果沒有這種把握，很容易讓惡意用戶通過偽裝成許多不同的用戶來控制系統(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)驗證對方的身份。這種方法會使用量子粒子（如光子）發(fā)送信息，竊聽者要拷貝它們就必須對其進行破壞。通過這種方式，Alice和Bob就可以確定對方的身份了。

所以Kiktenko及其團隊所開發(fā)的系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是一個量子識別系統(tǒng)，任何一方都可以使用這種物理定律所確保的方式驗證其他方的身份。這種量子簽名會添加到每一筆交易上，使其無法被篡改。

Kiktenko及團隊表示，他們使用了從瑞士公司ID Quantique購買的量子加密系統(tǒng)來開發(fā)這樣一個系統(tǒng)。他們說：

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

他們已經(jīng)在擁有四個用戶的網(wǎng)絡(luò)上對其進行了測試，其中一個用戶試圖通過雙重支付控制系統(tǒng)。Kiktenko及團隊表示， “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。”

這是一個有趣的原理驗證實驗，顯示了量子技術(shù)如何保護區(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實的。如果超過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，尤其是要建立一個量子互聯(lián)網(wǎng)使這些交易能夠跨地域進行。這個挑戰(zhàn)需要解決，全世界的研究人員都在進行研究。

量子計算機的威脅是肯定的，且不只對區(qū)塊鏈技術(shù)有威脅。當(dāng)?shù)谝慌_足夠強大的量子計算機出現(xiàn)時，目前使用常規(guī)加密技術(shù)存儲的信息會立刻變的不安全。

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

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