谷歌声称实现量子霸权,数字货币该何去何从?

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  • Odaily星球日报
  • 2019-11-01 21:31

今年9月20号,谷歌宣称“量子霸权”已经实现,他们首次在实验中证明了量子计算机对于传统架构计算机的优越性:在世界第一超算 Summit 需要计算 1 万年的实验中,谷歌的量子计算机只用了 3 分 20 秒。这篇里程碑式的论文不仅轰动了量子物理学圈内,同时也引发了圈外人的热议。现在大家可能都已经知道了,量子计算机很牛逼。那究竟它和传统计算机的运算模式有什么区别呢?

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传统计算机中,晶体管是能让计算机处理数据的最基本单元,从功能上来说它像个开关,可阻挡或允许电流通过,高低电信号组成了数据,即比特——对一个比特来说,有0和1两种。工程师通过建立指令集,把不同的文字、符号或者逻辑用不同顺序的0和1进行表达。比特位数越多,能表示的数据也就越大。

所以在传统计算机领域,晶体管越多,单位时间内可以处理的信息就越多,算力越高。电脑如今一个晶体管,已经可以做到几纳米的大小。但是目前人类遇到了真正的物理屏障:晶体管无法再做小了,摩尔定律(集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔两年便会增加一倍)也失效了。

量子计算机的诞生,有望打破晶体管的物理屏障。量子计算机中,量子比特可被设为0和1中任意一个。而且在量子世界里,量子比特可同时处于多种态,它可以是几种不同量子态当中的任意几种的化线性组合,这种状态即我们常听的:量子叠加态,量子叠加态的特性带来了极大的变革可能性。

传统比特在表示16种可能的组合时候,你只能选择其中一种,而在处于叠加态的量子比特中,你可认为它同时处于这16种中的所有状态。所以你只需要4个量子比特就能表示2的4次方个传统比特的数据——每多一个比特,量子计算机的优势就会指数级增长1倍。

这就是为什么谷歌的量子计算机只需要200秒,传统计算机需要10000年的原因:谷歌53个量子位的计算机,运算速度是普通计算机的2的53次方倍。

那既然量子计算这么暴力,那么距离比特币的SHA256算法被暴力破解还有多远呢?答案是:非常远。

首先第一点,‘量子霸权’一词的定义指的是量子计算器在某个有实用价值的程序上能比现有的古典计算机高效许多,前提条件就是这个程序必须是‘有价值的’。但是谷歌量子计算机只是模拟了一个非常特殊的运算场景,这个场景没有价值。

第二点, Google 的量子计算器并无法自行保证结果是正确的,事实上按照量子计算机的理论,量子计算机的运算结果顶多只能是近似正确。相对的,古典计算机给出的结果却是绝对精确可靠的,这时硬要比较两者所费的时间,显然不是公平的。事实上有实用价值的量子计算,至少也必须达到上图的蓝色区域,目前的量子计算机还想差的很远。

到目前为止,量子计算机向我们证明了其强大的执行功能,但还不能破坏密码技术。类似于人类制造出一枚核氢弹,证明核聚变拥有强大的威力,但这离建造一个核聚变反应堆还很遥远。对于当今的密码学家来说,要做的就是防微杜渐,在量子优越性真正达到破坏加密技术那一天到来之前,开发出抗量子攻击的替代品基元,比如各种签名、密钥交换和零知识证明等。

那目前的币圈中,在零知识证明和抗量子签名方面做的比较好的,有两种项目。

一类就是匿名币,比如Grin,ZCash这种,这些项目的核心价值就是在于他们先进的加密技术

另一类呢,就是一些支持抗量子签名的公链了。到目前为止,全球几千个区块链项目中只有Hcash和IOTA实现了抗量子特性,与IOTA相比,HyperCash的抗量子功能在兼容性、防护多样性、可靠性等方面均有较大优势。毫不夸张的说,HyperCash就是目前全球区块链抗量子方面的领头羊团队。HyperCash的抗量子签名有五个优势:

1)兼容性:在目前抗量子计算机还没有真正出现之前,密码货币或区块链系统仍然可以使用ECDSA签名方案,Hcash兼容已有系统的ECDSA签名方案,从而能够很好地与目前各大主流密码货币交易平台进行对接,并为后续支持跨链互通特性提供基础;

2) 灵活性:Hcash支持两种经过国际密码学界充分分析/评估/论证过的、同时在安全性或性能效率方面非常突出的抗量子签名方案(后量子签名方案),这为系统提供了更大的灵活性与更好的安全性;

3)安全性:Hcash支持的抗量子签名方案不仅具有密码理论上(数学上)的可证明安全,同时具有方案实现上的抗旁路攻击特性;

4)高效性:Hcash系统中的抗量子特性与新型混合共识机制相结合,使得Hcash系统在吞吐量方面拥有绝对优势。例如:若在比特币系统中实现DILITHIUM抗量子签名方案,其TPS至多为0.389笔/秒,而实现抗量子特性及新型混合共识的Hcash系统的TPS大约为150笔/秒。

5) 适用性:Hcash的抗量子特性可以广泛适用于现有的密码货币或区块链系统。

来源:Odaily星球日报

作者:丹尼小哥

编辑:leilei

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