量子計算「分分鐘」捏爆區塊鏈？
對於區塊鏈而言，量子計算像「一頭狼」，但凡量子計算領域有點兒動向，一種恐慌心性的聲音便在「區塊鏈」上空徘徊：狼來啦，狼來啦，區塊鏈要「亡」啦。
最近，這個這頭狼又頻頻出現新動向。有媒體報道，微軟研究人員昨天在Nature發文，給出他們發現天使粒子——馬約拉納費米子（2017年7月張首晟團隊首次發現）存在的有力證據，他們在特殊的導線中將電子分為兩半，這將會大大推動拓撲量子計算機的研製。還有，前段時間谷歌推出的一款72量子比特的通用量子計算機。
這是物理學家用來發現Majorana粒子最清晰信號的裝置。中間的灰線是納米線，綠色區域是超導鋁條。
這些報道在向讀者暗示：量子計算機可能快要問世，區塊鏈技術會被攻克。網上就流傳這樣一個觀點：4000量子比特「拆解」區塊鏈。
量子計算機時代是否真就意味著區塊鏈失去了生存價值？
什麼是量子物理學？
量子物理學的世界非常詭異。
假設某幣圈大佬「投誠」回國，有關部門找他談話問他：交代一下某事之前你在何處？
如果按照經典物理，該大佬不在國內，就在國外，或者在去國外的路上。如果按照量子物理，他不在國內，就在國外，甚至有一定概率處在國內，也有一定概率處在國外，但是他絕對不可能在去國外的路上。
也就是說，在量子世界裡幣圈大佬能夠以詭異的狀態存在。如果真有這麼個幣圈「大佬」有超能力進入到量子物理世界，有關部門都不能夠發現他，因為他在這個世界裡的每一處都不是固定的，僅僅是有一定的可能性而已。
量子物理世界還有一個有意思的現象是量子糾纏。
假設有關部門和幣圈大佬都是在量子物理世界的兩個粒子，不管該大佬跑到哪裡，有關部門都能夠察覺到他一舉一動。假設該幣圈大佬跟國外馬斯克很熟悉，便央求他說：馬老弟，我花一百個比特幣助我上天去火星，可行？
馬斯克發現比特幣沒像最近跌的這麼厲害，如李逵抱拳對宋江的樣子說道：哥哥，現在天朝查得緊，這種江湖救急之事怎可推脫，別說一百個比特幣了，兩百個也干啊。
於是大佬坐上馬斯克的火箭去殖民火星了，但就算這樣，有關部門也能發現該大佬的行蹤。這就是量子糾纏的神奇現象，兩個粒子不管在何處，哪怕宇宙盡頭都能相互影響。這就叫緣分如量子糾纏。
這些量子物理世界一些有趣的原理，而依照如此神奇的原理製造的計算機就叫量子計算機。
而回歸到量子計算機運行的物理過程，就是單量子尺度上的原子－光子相互作用。也就是說，量子計算機是用「原子」和光子做的。這裡的「原子」既可以是天然原子，也可以是固體系統中的「人造原子」；光子有的在光學頻率，有的在微波頻率。
量子力學主要是微觀粒子的科學。但是在它創立之初，科學家們沒有能力在實驗上控制單個微觀粒子，以至於玻爾、海森堡、薛定諤、愛因斯坦這一代前輩們只能在腦子裡做單個粒子的思想實驗，例如關著一個光子的盒子、觀測單個電子的顯微鏡之類。真的在實驗中做到這些一度被認為是根本不可能。直到後來實驗技術條件進步後，人們才實現首個原子和光子之間的非破壞測量與控制。
在理論上，每一種高度可控的單量子系統理論上都有可以作為量子計算機的基本組成。然而在實際中，不同的物理方案的差別很大。目前主要的量子計算實驗系統主要有以下幾種：
離子阱
超導量子電路
固體缺陷（金剛石色心、碳化硅色心等）
半導體量子點
拓撲量子計算
但是目前發展最領先的量子計算實驗系統有兩種——離子阱和超導量子電路，而其他的量子計算實驗系統都存在較大的缺陷。
前文提到的，微軟研究員發現馬約拉納費米子可以用來製造拓撲量子計算機，在目前只能說是一種理論上的構想。因為，現在僅是發現了這個粒子，還不能對其進行更有意義的量子操作。這就好比在伽利略時代有人通過望遠鏡發現火星，然後就開始嚷嚷我們要登錄火星，兄弟這不現實啊。
儘管離子阱和超導量子電路方案是目前發展最好的，但這並不意味著能夠很快製造出量子計算機。量子計算最大的麻煩在於量子測量，即使用世界最先進的儀器測量量子都是困難重重。另外，單量子水平的測量一般都要改變粒子的量子態，甚至直接毀滅粒子。
量子計算如何拆解現有加密網路？
在說量子計算「拆解」區塊鏈之前，先給大家介紹一下目前網路加密方法。
在互聯網上聊天、買東西都需要密碼技術進行保證，而目前人們採用的大部分加密都是由一個叫RSA演算法完成。這個演算法原理簡單解釋是，3乘以5得出15是很簡單的，可反向地進行因式分解15是3和5相乘得到的則很難。
這個3和5就相當於用戶手中的密鑰，15就相當於公開密鑰。你可能會說對15進行因式分解有什麼難的，但是區間集想告訴你，如果對400位整數進行因式分解，即使用這個星球上最好的超級計算機也需要60萬年才能夠算出來。
這就是現在區塊鏈能夠保證安全的密碼學基礎。但是，如果有個牛人造了一台的量子計算機，那麼確實在很短的時間內密碼就會被攻破。比如，上面提到的對400位整數進行質因數分解的話，大概需要三個小時就完成。
量子計算機為什麼這麼快？
主要是量子計算機和現在計算機的計算思想不一樣。比如，你在微信上搜索「區間集」加關注，那麼騰訊後台收到你的指令後，有個「人」就開始在微信資料庫里挨個找區間集，然後把結果告訴你。
但是量子計算不是。量子計算是有一群人幫你找。就好像這個「人」會分身術，瞬間裂變了成十多萬、上百萬人在微信資料庫里找「區間集」，效率一下子提升十多萬倍、上百萬倍。
不過，要想實現這個理想，這個牛人估計至少還要花十幾年，甚至幾十年時間才能早出這樣一台量子計算機。這難度和通過人造太陽實現清潔能源估計不相伯仲。
那麼，你可能會問，谷歌現在已經造出了72個量子比特的計算機，雖然離4000個量子比特有點差距，至少不是那麼的可望而不可即吧。
確實，4000個量子比特從原理上有可能瓦解區塊鏈，並非空口妄談，但是區間集又不得不再次潑冷水，這4000個「量子比特」可不是谷歌現在對外宣稱的量子比特。
普通的計算機以比特（bits）作為計算單位，即二進位位01。例如在空中拋下一枚硬幣，要麼是正面，要麼是反面，只有0或1兩種可能的狀態。
量子計算機使用的是量子比特，它同樣可以設成0和1。一個量子比特可以是任何二階的量子系統，像是自旋和磁場，或是單一的光子，0和1是系統中可能存在的狀態，就像是光子橫向或縱向的偏振。簡單的理解是，量子比特不只是01兩種狀態，而可能是00、01、10、11四種可能的狀態。
而嚴格意義上講，量子比特分為兩種：物理量子比特和邏輯量子比特。單獨的天然原子或者人造原子稱為物理量子比特，而邏輯比特是由多個物理量子比特糾纏形成的。
雖然物理量子比特和邏輯量子比特「兩兄弟」名字只兩個字不同，但是有著天差地別的差距。物理量子比特壽命大都只有幾十微秒，只能在相干時間內做一些簡單的運算；而邏輯量子比特的時間會遠超物理量子比特的相干時間，這才能真正意義上實現量子計算。
所以，當下量子計算最大的挑戰就是實現邏輯量子比特，而不是像谷歌、IBM等在一塊晶元上的集成多少個物理量子比特。有專家曾表示，目前全世界沒有任何的實驗系統做出邏輯量子比特。對於各大科技巨頭競爭物理量子比特，圖靈獎得主、中科院院士姚期智曾誠懇的評價道：
這些當然令人興奮，但這離實用還差得很遠，大家都還沒有考慮怎麼糾錯，因為在量子計算機裡面糾錯是一個非常難的問題，我們可以看到我們現在走到了最後一公里，但也是非常長的一段路程。
攻守是一場競賽
這「一公里」距離需要多長時間走完，姚期智也沒給出具體的時間點。或許你可能會說：萬一人類一不小發現，原來有一條捷徑可以很快走完那一公里，區塊鏈最終還不是要完蛋？
當然，這種可能性不是沒有，如果回顧人類技術發展歷史也證實了這點。
一開始智人只會玩石頭，玩了幾十萬年，突然之間就開竅，開始用自己製造的工具在地球上開荒種地。在種了約一萬年後，不知道哪根筋又抽了一下，到了18世紀人類不想只種地了，開始研究科學。於是技術第一次出現大爆炸，開始了第一次工業革命。沒過多久人類彷彿是受到上天眷顧，再次開竅，技術第二次出現爆炸，開始了第二次工業革命。到現在，處於第三次工業革命的進程中。
如果人類技術是按照線性發展，就不可能有如此多的跳躍式技術爆炸。所以不能保證人類哪天不會又開始「抽筋」，讓量子計算技術突飛猛進的發展。
儘管比特幣的共識演算法是利用工作量證明機制（Proof of Work），量子計算是可以瓦解這種機制，其龐大的算力可以形成算力壟斷，但這並不代表其他的區塊鏈都會被量子計算攻克。
因為很多其他加密貨幣的共識演算法都不是以算力挖礦為基礎，例權益記賬、代表記賬、隨機記賬等。此外，還有 Paxos 和 Raft 傳統分散式一致性演算法可以運用，這些共識協議在很大程度上可以抵禦量子計算攻擊。所以，如果量子計算確實產生威脅，區塊鏈可以通過切換共識協議來解決。
還有，關於量子計算機時代如何保密的問題人們早已經開始研究。現在主流的方案是抗量子密碼體制，即可以防止量子計算機攻擊的密碼體制，主要包含基於編碼的演算法、基於多變數多項式的加密演算法、基於安全散列函數的演算法、格加密演算法等。
現在各國都在積極應對量子計算機對現有密碼體系的威脅。特別是美國，在2015 年8 月，美國國家安全部已經公開宣布，啟動抗量子計算攻擊密碼演算法標準化工作，並逐步將美國信息安全遷移到「抗量子秘密時代」。
根據美國國家標準局的計劃，預計在2022 -2023 年，完成抗量子密碼標準演算法起草並發布。也就是說，在未來的4-5年時間內，人類就可能擁有抗量子密碼標準演算法。而這相比于于量子計算機遙遙無期的研發周期，時間無疑要提前很多。也就是說，在量子計算時代到來之前，人們完全有時間讓區塊鏈更換新的加密方式，以應對算力爆炸式增長的挑戰。
所以，不論從量子計算機發展速度的角度，還是後量子時代人們如何應對量子計算的挑戰，大家都不必過分擔心，倒是有些公司用區塊鏈、量子計算等辭彙「站台」，偽裝成「高大上的新興產業」是需要大家警惕。
這樣例子在資本市場並不鮮見，經常有上市公司更換公司名稱以博取眼球。幾年前，P2P火熱時候，有個叫多倫股份便更名匹凸匹。最近區塊鏈、量子計算大熱之後，據說在市場上和區塊鏈相關的公司名稱被炒到了8萬元一個，甚至有公司直接叫「量子鏈」，實際上其業務和量子計算一點關係都沒有。
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