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谷歌聲稱實現「量子霸權」,數字貨幣該何去何從?

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今年9月20號,谷歌宣稱“量子霸權”已經實現,他們首次在實驗中證明了量子計算機對於傳統架構計算機的優越性:在世界第一超算Summit 需要計算1 萬年的實驗中,谷歌的量子計算機只用了3 分20 秒。這篇里程碑式的論文不僅轟動了量子物理學圈內,同時也引發了圈外人的熱議。現在大家可能都已經知道了,量子計算機很牛逼。那究竟它和傳統計算機的運算模式有什麼區別呢?

傳統計算機中,晶體管是能讓計算機處理數據的最基本單元,從功能上來說它像個開關,可阻擋或允許電流通過,高低電信號組成了數據,即比特——對一個比特來說,有0和1兩種。工程師通過建立指令集,把不同的文字、符號或者邏輯用不同順序的0和1進行表達。比特位數越多,能表示的數據也就越大。

所以在傳統計算機領域,晶體管越多,單位時間內可以處理的信息就越多,算力越高。電腦如今一個晶體管,已經可以做到幾納米的大小。但是目前人類遇到了真正的物理屏障:晶體管無法再做小了,摩爾定律(集成電路上可容納的晶體管數目,約每隔兩年便會增加一倍)也失效了。

量子計算機的誕生,有望打破晶體管的物理屏障。量子計算機中,量子比特可被設為0和1中任意一個。而且在量子世界裡,量子比特可同時處於多種態,它可以是幾種不同量子態當中的任意幾種的化線性組合,這種狀態即我們常聽的:量子疊加態,量子疊加態的特性帶來了極大的變革可能性。

傳統比特在表示16種可能的組合時候,你只能選擇其中一種,而在處於疊加態的量子比特中,你可認為它同時處於這16種中的所有狀態。所以你只需要4個量子比特就能表示2的4次方個傳統比特的數據——每多一個比特,量子計算機的優勢就會指數級增長1倍。

這就是為什麼谷歌的量子計算機只需要200秒,傳統計算機需要10000年的原因:谷歌53個量子位的計算機,運算速度是普通計算機的2的53次方倍。

那既然量子計算這麼暴力,那麼距離比特幣的SHA256算法被暴力破解還有多遠呢?答案是:非常遠。

首先第一點,'量子霸權'一詞的定義指的是量子計算器在某個有實用價值的程序上能比現有的古典計算機高效許多,前提條件就是這個程序必須是'有價值的' 。但是谷歌量子計算機只是模擬了一個非常特殊的運算場景,這個場景沒有價值。

第二點, Google 的量子計算器並無法自行保證結果是正確的,事實上按照量子計算機的理論,量子計算機的運算結果頂多只能是近似正確。相對的,古典計算機給出的結果卻是絕對精確可靠的,這時硬要比較兩者所費的時間,顯然不是公平的。事實上有實用價值的量子計算,至少也必須達到上圖的藍色區域,目前的量子計算機還想差的很遠。

到目前為止,量子計算機向我們證明了其強大的執行功能,但還不能破壞密碼技術。類似於人類製造出一枚核氫彈,證明核聚變擁有強大的威力,但這離建造一個核聚變反應堆還很遙遠。對於當今的密碼學家來說,要做的就是防微杜漸,在量子優越性真正達到破壞加密技術那一天到來之前,開發出抗量子攻擊的替代品基元,比如各種簽名、密鑰交換和零知識證明等。

那目前的幣圈中,在零知識證明和抗量子簽名方面做的比較好的,有兩種項目。

一類就是匿名幣,比如Grin,ZCash這種,這些項目的核心價值就是在於他們先進的加密技術

另一類呢,就是一些支持抗量子簽名的公鏈了。到目前為止,全球幾千個區塊鏈項目中只有Hcash和IOTA實現了抗量子特性,與IOTA相比,HyperCash的抗量子功能在兼容性、防護多樣性、可靠性等方面均有較大優勢。毫不誇張的說,HyperCash就是目前全球區塊鏈抗量子方面的領頭羊團隊。 HyperCash的抗量子簽名有五個優勢:

1)兼容性:在目前抗量子計算機還沒有真正出現之前,密碼貨幣或區塊鏈系統仍然可以使用ECDSA簽名方案,Hcash兼容已有系統的ECDSA簽名方案,從而能夠很好地與目前各大主流密碼貨幣交易平台進行對接,並為後續支持跨鏈互通特性提供基礎;

2) 靈活性:Hcash支持兩種經過國際密碼學界充分分析/評估/論證過的、同時在安全性或性能效率方面非常突出的抗量子簽名方案(後量子簽名方案),這為系統提供了更大的靈活性與更好的安全性;

3)安全性:Hcash支持的抗量子簽名方案不僅具有密碼理論上(數學上)的可證明安全,同時具有方案實現上的抗旁路攻擊特性;

4)高效性:Hcash系統中的抗量子特性與新型混合共識機制相結合,使得Hcash系統在吞吐量方面擁有絕對優勢。例如:若在比特幣系統中實現DILITHIUM抗量子簽名方案,其TPS至多為0.389筆/秒,而實現抗量子特性及新型混合共識的Hcash系統的TPS大約為150筆/秒。

5) 適用性:Hcash的抗量子特性可以廣泛適用於現有的密碼貨幣或區塊鏈系統。

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