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量子计算机会对比特币有什么影响?

量子计算机恐怖的计算速度,是否会加快比特币的挖矿,破解密钥等其他重大影响?

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  • 面包侠
    赞同来自: 大猎手 peterchen145 污启贤 clairejingwen lancy 哲水思源 菜蛮蛮 更多 >>
    很多人担忧量子计算的出现会对比特币世界造成安全性的冲击,其实是有点杞人忧天的。

     

    量子计算如果出现,通常一定是优先掌握在机构手中的,不会迅速普及到个人,但这不代表它就能对比特币和区块链造成威胁,这里从几个可能的前提说说我的看法:

     

    1、比特币们对现实世界的影响力很大

    如果比特币已经渗入到现实中的各个阶层,那么优先掌握量子计算能力的传统权力机构或者组织为了利益,他们不会选择去破坏比特币系统,而是优先把量子计算能力投入到维护比特币系统,获取更多利益。

     

    2、比特币们对现实世界的影响力有限

    如果比特币影响力很小,传统权力机构或组织掌握量子计算能力之后,优先考虑的肯定是国防安全和科技发展,而不会投入大量算力去攻击一种经济模式。当他们有足够的力量去关注比特币的时候,想必量子计算能力也已经普及到各种组织和民间了,这时候也会自然的达到一种平衡。而且我相信有能力研发出量子计算的人,他们崇尚科学,热爱创新,不会选择和既得利益的守旧势力一个鼻孔出气。

     

    3、对比特币怀有恶意的人优先掌握了量子算力

    如果真的不幸出现了这种疯子,要毁灭区块链系统,在比特币系统出现问题的时候,社区可以达成一致,给系统做一个快照,直到获取可以抵抗危险的量子计算能力,或者用可以绕开量子计算算法的方式去延续比特币的维护和生产,毕竟科技不可能永远被少数人掌握,所以只要有耐心,经过一段黑暗时期,比特币还是会重生。

     

    终上所述,没什么好担心的。

     

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  • iridescent0221

    80后,科技与互联网爱好者,去中心化世界的信徒

    赞同来自: 白菜 w160314 大猎手 比特币守护者
    (1)量子计算机——是一台没有晶体管的计算机,一个全然不同的野兽,是多元宇宙里的原住民



    最近两年,媒体和舆论对量子计算机的讨论比较火热,期望颇高。

    Google在2015年联合NASA和加州大学圣芭芭拉分校宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。

    中科院在5月3日宣布中国建造了世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机,自主研发10比特超导量子线路样品。

    2017年11月份,在美国电气和电子工程师协会(IEEE)的工业峰会上,IBM正式宣布已成功研发20位量子比特的量子计算机,并且在年底以云服务的方式向付费客户开放。

    然而,到目前为止,已发布的Dwave、D-Wave Two,即将推出的IBM Q系统,以及中科院的那台,还没有一台是通用量子计算机,并且扩展性、可编程性也有待解决。



    量子计算机(quantum computer)是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备。不同于传统计算机,量子计算用来存储数据的对象是量子比特,它使用量子算法来进行数据操作。传统计算机中,每个数位(即比特,bit)只能在存储0或1这两种状态中二选一,而量子计算机利用量子叠加态,每个量子比特可以同时处于0和1这两种状态之中。照此计算,1个量子位可以存储两种状态的信息,也就是0和1;2个量子位就可以存储4种状态的信息,3个8种,4个16种,20个量子位可以达到1048576种,50个就是2的40次方—— 1 099 511 627 776种。

    简而言之,量子计算机的计算数是2的n次方,n是量子比特的个数,简称量子位数。从这个角度讲,量子计算机实现了真正的并行计算,这也就是它得以碾压传统计算机的底气所在。因此,量子位也是衡量量子计算性能的核心指标。所以,两个比特内存的量子计算机的计算能力就是同等内存的普通计算机的四倍,即2的2次方,以此类推,只要实现五六十个量子的纠缠状态的量子计算机,就可以比肩现在的神威•太湖之光。试想,量子计算机如果有500个量子比特,就在每一步作2^500次运算。这是一个可怕的数,2^500比地球上已知的原子数还要多。

     

    基于以上特性,在量子计算机的世界里,算法只有一种,那就是:穷举!!!



    受制于量子比特状态,也就是量子态的不稳定性,量子位的增长难以实现突破。那怎样的量子计算机才能叫通用量子计算机了呢?从业内的普遍认同来看,一台可实用的通用量子计算机,逻辑比特数需要达到约200个,而如果按照至少需要5个物理比特编码一个逻辑比特计算的话,量子比特数至少要达到1000个。

    也就是说,我们离通用量子计算机仍然很遥远。



    (2)量子计算机与比特币



    那么,一旦通用量子计算机出现,比特币会受到什么样的影响呢?

    首先,挖矿使用的哈希算法(SHA256)仍然是安全的。量子计算机无法破解哈希算法,因为哈希算法是不可逆的,一个哈希值对应无数个明文。哈希算法不是加解密算法,只有单向的,没有解密过程。当然,以当前的全网算力水平,量子计算机加入挖矿,无疑会大幅推升挖矿难度。当然,专用集成电路(ASIC)矿机的实力也不容小觑,尽管十年后量子计算机解决 POW 问题的速度会比目前的快 100 倍,但根据Aggarwal 团队的研究, ASIC矿机 在未来 10 年左右仍能保持胜过量子计算机的速度优势。

     

    其次,比特币使用的椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)会被量子计算机破解。比特币目前使用ECDSA对货币的所有权进行鉴定,私钥经过椭圆曲线变换之后得到公钥,公钥生成对应的唯一地址。因此,一旦你的地址付过款,使用私钥签名交易之后,会把自己的公钥一起和交易发送出去,量子计算机就可以根据公钥进行暴力穷举算出对应的私钥,那么,这个地址的比特币余额就不再安全。当然,如果用户坚持一个比特币地址只使用一次,每一笔交易使用不同的地址,每次交易将拟使用地址的多余比特币全部支出来重新定向到新的地址,那么,当你的公钥第一次被公布到网络上时,你的这个地址就已经不再包括任何的资金——随便你破解这地址,这个地址已经是空的。



    因此,在量子计算机的威胁逐渐变成现实之前,比特币社区应通过共识达成一致,升级到能抵御量子计算的签名算法。而在当前量子计算机算法的应用范围还比较有限的情况下,社区通过更改比特币协议,选择量子计算机没有明显优势的算法,理论上也可以填补这些安全漏洞。



    最后,要说一点,对于没有公开过的地址,比特币私钥是无法暴力破解的。为什么?



    比特币私钥就是一个正整数,这个整数介于1 到 2的256 次方之间。如果有人使用量子计算机暴力破解私钥,也就是从1开始,2,3,4,5,6 ... 一直到2的256次方(约10的76次方),遍历一遍所有的整数,同时在本地区块链中检查相应的金额。

    暴力攻击比特币私钥是不可行的。对于这一点,布鲁斯•施奈尔教授在其著作“应用密码学”中的一篇文章最有说服力。以下是黄洪清的译文:

    热力学第二定律的影响之一是,表示信息需要一定数量的能量,通过改变系统的状态记录一个比特位需要的能量不少于kT,其中T是系统的绝对温度,k是波兹曼常数。

    鉴于k = 1.38×10的-16次方 尔格 / K,宇宙的环境温度是3.2K,理想的电脑运行在温度为3.2K的环境里,每次设置或清除一个比特位会消耗3.2×10的-16次方 尔格能量,在比宇宙背景辐射冷的环境中运行计算机,需要额外的能量来运行热泵。

    现在,我们的太阳每年输出的能量约为1.21×10的41次方 尔格,对我们理想的电脑,这些能量足够驱动2.7 × 10的56次方 次单个比特位的状态变化,足够驱动187位计数器遍历其所有值对应的状态变化。

    如果我们建造了一个戴森球环绕太阳和捕获其32年所有的能量输出,没有任何能量损失,我们可驱动计算机计算到 2的192次方 数量级的状态变化,当然,没有能量剩下来执行其他任何有用的计算。

    但这只是一颗星星,微不足道。一颗典型的超新星释放10的51次方 尔格的能量(这个能量约为中微子释放能量的一百倍,中微子的能量暂不考虑),如果所有这些能量可以引导用于一个密集的运算,可以遍历一个 2的19次方 位的计数器的所有状态。

    这些数字与具体的硬件技术无关,这只是热力学允许的最大值,这强烈表明:暴力攻击256位密钥是不可行的,除非电脑由某种非物质的东西制造并可存放于不是空间的地方。

    术语解释,参看黄洪清的文章《量子计算机与比特币》,文末提供了链接。





    参考资料:

    iot101君:噱头还是实战?一文看懂IBM Q首个通用量子计算平台!

    http://www.vccoo.com/v/9x01s3

    比特币的私钥,公钥和地址是什么?

    http://www.jianshu.com/p/af6328cc693e

    黄洪清:量子计算机与比特币

    http://www.jianshu.com/p/ffbfcd42d974

    比特币的潜在最大“杀手”是量子计算机?科学家称,后者强大的计算力将攻破比特币的安全性

    http://www.sohu.com/a/207865611_354973

    Andreas Antonopoulos:中本聪的双层保护设计是天才之作,可防止量子计算破坏

    https://www.huobi.com/news/article_10943.html
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  • 污启贤

    人挂了,钱没花完,操蛋!

    赞同来自: 白菜 大猎手
    1.量子计算机就目前的情况,是没办法实现商用和民用的,最起码10年内是不用担心量子计算机大规模用于挖矿和密钥的破解。

    2.随着科技发展,硬件和软件都会相应的发展,就算量子计算机普及了,那么量子计算机之间的通信也是量子信息的通讯,不会被第三方获取完整的信息,所以相信未来不会出现比特币密钥被盗的风险。至于挖矿,也会跟着升级吧。
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  • 风青萍

    建立自我,追求无我。

    赞同来自:
    量子计算机推出之前,加密技术和共识算法也会发展,船涨水高,再说,罗马不是一天建成的
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