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新西兰惠灵顿维多利亚大学的Del Rajan(数学与统计学院博士生)和Matt Visser(数学与统计学院教授及博士生导师)目前正在研究有关量子区块链的课题,他们说“其实有一个更好,更基础的解决方案。”。量子密码学只是为标准区块链协议添加了一个量子层。
相反,他们建议把整个区块链变成一种量子现象。
他们的想法是用量子粒子创建有时间标记的区块链。
从而在不破坏当前区块的前提下,使单个的量子粒子以一种不可能被入侵的方式对前面的所有区块历史进行编码。这样的协议完全靠物理定律保证其安全性。然而,这也会带来一些不寻常的副作用。“这个去中心化的区块链可以被看作是一个量子网络时间机器,”Rajan和Visser说。
先插入一些背景知识。
区块链只是一个记录特定类型信息的分账,例如:货币交易信息。交易信息不断地被加入到叫做区块的数据库中,但是在既定的时间周期结束时,区块会被一个叫做哈希函数的数学工具加密。
由此产生一个能够代表区块内数据的唯一编码。这个唯一编码然后会被加入到下一组交易信息的区块(即第二个区块)中。
一段时间之后,第二个区块中的唯一编码和交易信息一起经过哈希函数加密产生一个新的唯一编码。这样继续下去就会创建一条所有信息都嵌套在最新的区块中的链条,区块链由此得名。
任何想要伪造历史记录的人都需要找到一种不改变哈希函数输出结果方法。而一般的传统计算机根本无法完成如此具有挑战性的运算。
但是随着量子计算机即将问世,哈希算法也很有可能会被破解。
因此Rajan和Visser提出了一种完全量子化版本的区块链。其核心现象被称为entanglement(量子纠缠)。当两个量子粒子发生纠缠时,他们会处于一种相同的存在状态。他们会在空间和时间的同一点上相互影响。当其中一颗被测量(例如:量子观测)时会立即影响另一个的状态,无论他们之间相隔多远。
什么是量子纠缠?
在经典计算机里,存储的信息单位是比特(bit),比特使用二进制,也就是说一个比特表示的不是“0”就是“1”。
但是,在量子计算机里,情况会变得完全不同,量子计算机的信息单位是量子比特(qubit),量子比特可以表示“0”,也可以表示“1”,甚至还可以是“1”和“0”的叠加状态(superposition),即同时等于“0”和“1”,而这种状态在被观察时,会坍塌成为“0”或是“1”,也就变成了确定的值,其实也就和经典量子理论“薛定谔的猫”是一个道理(把一只猫放到一个不透明的特殊盒子中,在打开盒子前,这只猫既可能是死的,也可能是活的,打开后,两种可能性才坍塌到其中一种)。除此之外,两个量子比特还可以共享量子态,无论这两个量子比特离得多远,也就是所谓的“量子纠缠”(entanglement)。
而能够确保安全性的是:量子纠缠极其脆弱。对于其中一个粒子的测量会立刻破坏它。因此如果一个恶意用户尝试影响两个粒子中的一个,另一个立刻就能发现。
为什么说量子纠缠脆弱:
成也萧何败萧何,量子计算之所以能达到如此神速,就是因为量子比特的叠加状态和量子纠缠,但与此同时,量子叠加和纠缠状态是极度脆弱的,不能受到一丁点干扰,量子计算机必须在极度低温条件下工作,低到什么程度呢?零下273摄氏度差不多吧,这就好比拿一根很细很细的针顶起一个鸡蛋,稍有干扰,结果就会变得一片狼藉。