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量子霸權的誕生:把一台比特幣礦機改成量子礦機,會發生什麽?

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量子霸權的誕生:把一台比特幣礦機改成量子礦機後會發生什麼?

作者:村頭二舊 (加密二鍋頭)

先搞清楚算力的單位,也就是Hash碰撞的單位,大家都用過U盤或者硬盤存儲東西,單位是KB、MB、或者GB,比如8G的小U盤,1T的硬盤說的都是存儲空間,全稱應該是8GB、1TB。 B是Byte字節的縮寫,為存儲單位;如果把Byte改成Hash就成了算力單位,Hash縮寫為H,數學上這幾個字母代表的關係是一樣的。

K=2^10=1024≈1000;KH算力是每秒猜大概1000次
M=2^10K=2^20≈10^6;MH算力是每秒猜大概100萬次;
G=2^10M=2^30≈10^9;GH算力是每秒猜大概10億次。
T=2^10G=2^40≈10^12
P=2^10T=2^50≈10^15
E=2^10P=2^60≈10^18

以此類推,單位是TH,PH,EH,Z,Y,B,N,D等等

你的私鑰是256位的二進制信息,也就是有2^256種可能。

以現在市面上最新的大算力礦機來看,是50T到60T之間,單位 Hash/s.

簡單粗暴的去算,這個每秒碰撞的次數,50 * 2^40 Hash/s

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55T或者50T算力這個數字不好變化為2的n次方,假設為64T算力,單台礦機最高算力超過60T這個假設是可以成立的,即使是思維試驗也要非常嚴謹地結合實際情況,64也就是2的6次方,。那麼這個公式就變成如下形式:

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如果量子計算機能夠做到的話,如果是谷歌的53量子比特能夠實現,那麼每一個邏輯單元里的兩種可能0和1,就變成了53種可能,從2到2^53. 單台礦機的算力就會從50 * 2^40 Hash/s

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轉變為

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這個數字已經遠遠超過比特幣私鑰的所有可能性了,這也就是這台礦機全面改造成53量子比特計算機的樣子,一瞬間直接破解。這個時間短到很難去描述(後面會講到時間單位)。

這個數字實在是太麻煩,我們反推一下,如果我要很快破解一個私鑰,就用一台礦機改造後的量子計算機,大概要多少個量子比特糾纏的量子計算機。

首先,50T=50*2^40,這是算力前文把50改成64變成了也就是一台64T的礦機,2^46H/s,這時候如果量子糾纏之後的量子比特是n,那麼算力就變成了。

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……此公式後面會引用

我們來找一個相對臨界值。

假設2^(256-46n)=64s,也就是一分鐘零四秒就破解了你的私鑰,求解n。

256-46n=6 推出,n=5.435 量子比特取整數看看5和6對應的情況。

5比特量子糾纏的量子計算機(量子礦機)

如果n=5,所需要的時間就是

2^(256-46n)= 2^(256-46*5)=2^26 s

描述一下這個時間,就是

2^26 s ÷3600s ÷24h ÷365d = 2.128 年

註釋:以上的s、h、d依次代表的是秒,小時,天等時間單位

也就是說5比特量子糾纏的量子計算機,2年多一點的時間就可以遍歷目前所有比特幣的私鑰。

6比特量子糾纏的量子計算機(量子礦機)

那麼如果是6比特量子糾纏的計算機呢,同樣算一遍,這個時候n=6.

2^(256-46n)=2^(256-46*6)=2^(-20)s=9.5 *10^(-7)s 約等於10^(-6)s 等於1微妙,也就是不到1微秒就可以把世界上所有的私鑰的可能碰一遍。

註釋:1s=1000毫秒;1毫秒=1000微妙

太可怕了!

只要增加一個比特的量子糾纏,就這麼恐怖,對於一台64T的算力礦機就是一個任務從2年縮減到1秒以內。

2比特量子糾纏的量子計算機(量子礦機)

咱們再把量子比特縮小到2比特的量子糾纏看一下,這台64T算力的礦機的算力會漲到多少。

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上面這個是前文出現的一台64T的礦機每秒鐘的hash碰撞次數,現在n=2我們看看算力到多少了,2^92 hash每秒

算一算這是多少T的算力,1T=2^40 hash

2^92 hash÷2^40 hash=2^52T

一台礦機的算力是64 T=2^6 T,2^(52-6)=2^46台礦機,約等於10的13.8次方台礦機,有點大不太好用語言描述,下面我們看下目前的全網算力。

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目前全網的算力是89.98EH/s 換算下單位是,89.98*10^6TH/s 相當於多少台64T的礦機呢?

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實際上目前大廠商最新的是50-60T的比特幣算力礦機,那麼,如果全部換成新礦機保持這個算力是多少台呢?

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全網所有的礦機加起來每秒鐘發生了89.98*2^60次哈希碰撞。

89.98約等於2^6.5,所以全網算力是2^66.5 hash/s,而剛剛公式推算的2比特量子糾纏的量子礦機的算力是2^92 hash/s, 也就是比目前全網算力還大,具體算一下相當於

2^(92-66.5)=2^25.5約等於4745萬個全網算力。

也就是你這一台64T的比特幣礦機,外星人過來把裡面的每個芯片的每個二極管全部改成2比特的量子糾纏後,你的算力就直接幹到全網算力的4745萬倍。

指數級增長的概念,日常是難以理解的,因為平時見到的指數級別還是不夠大。做個思維試驗,把一張1mm厚的紙張折疊50次有多厚?

0.001*2^50這個數字比地球到太陽的距離還遠(這個拿科學計算器搗鼓一下就知道了,地球到太陽大概15000萬千米)。

而量子計算的不可控制導致目前並不能有什麼大的應用,畢竟半導體、二極管、芯片的工業成熟,運行穩定,如果每一個二極管邏輯上的0和1都變成了一個一個n比特的量子糾纏態去計算,這個是非常誇張的,這個算力增長不是2倍4倍幾萬倍,而是2的n次方倍,拿一張紙折疊下去,因為是折疊不動的所以是思維試驗。

總結與展望

Google的所謂量子霸權的鏈接附上:https://drive.google.com/file/d/19lv8p1fB47z1pEZVlfDXhop082Lc-kdD/view

也就是12頁的文字,回想起2008年的時候,比特幣白皮書也就是短短十幾頁,這是不是一個很大的趨勢呢?這個事情很難說,因為非常難以實現,量子態本身就是人類目前不能操控的領域。

但是,誰知道呢,愛因斯坦提出狹義相對論提出質量能量的轉換公式的時候覺得這個只是理論上的東西,實現估計還要一百年。

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1905年提出質能轉換公式的時候,連提出者本人都不相信這個公式有什麼實用價值,1945年的時候美國就直接將原子彈用於戰爭,四十年就把難以置信的東西扔到人類面前,直接結束世界大戰。核威懾時代來臨,常規戰爭退出世界級別戰爭的舞台。​

未來的世界裡,或許所有現在的計算和礦機,都是常規計算,不管量子計算有多麼難以實現,理解量子的時候有多少槽點,如果不重視,很有可能槽點變淚點。 70年國慶就要來了,我們國家在量子計算領域一直走在世界前列,不斷地突破,祝福我國繼續開拓創新,勇攀高峰。不誇張的講,誰先掌握量子計算,誰就成為量子霸權,就像世界上第一個研製出原子彈的國家一樣,量子霸權把現行所有的加密解密直接歸於“常規”武器。

只是這個時間是10年還是40年,誰也說不准,因為這個理論到實踐不是實驗室做了一個化工材料要去工業化量產,而更可能是剛剛知道原子之間有個東西叫共價鍵就要去人工合成蛋白,中間的跨度還是非常大。

本文是一個思想實驗,也是繼量子秘鑰分發和量子計算兩篇文章之後的又一篇文章,關於量子,暫時就講到這裡,量子計算是伊甸園還是惡之花,現在都還很難講。未來的文章還是回歸現實回歸區塊鏈項目,關注眼下的行業問題。