《九章》来临，量子计算将如何影响区块链技术？

12月4日，中国科学技术大学宣布，潘建伟团队与中国科学院上海微系统研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建量子计算原型“九号”章节》用76个光子求解高斯玻色采样的数学算法只需要200秒，而世界上最快的超级计算机需要6亿年。 这一突破使中国成为继美国之后世界上第二个实现“量子优势”的国家。

12月4日，中国科学技术大学宣布，潘建伟团队与中国科学院上海微系统研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建量子计算原型“九号”章节》用76个光子求解高斯玻色采样的数学算法只需要200秒，而世界上最快的超级计算机需要6亿年。 这一突破使中国成为继美国之后世界上第二个实现“量子优势”的国家。

12月14日，数字资产研究院学术技术委员会主席朱家明在2020彭博年会上表示，量子科学将是未来十年最大的变数，量子技术是数字时代的基石，而量子科学决定了未来的经济。 “人类已经进入科技主导经济、科技资本融合金融资本和产业资本的新时代。”

“九章”打开中国量子计算大门

“这九章是为一个特定的计算任务——高斯玻色采样而设计的，所以它不能与通用计算机相提并论。” 该委员会主任邹军告诉联新。

按照邹君的说法，这九章属于类比计算。 76个同源光量子输入100模光量子干涉仪，最后用100个单光子探测器检测每条光路出口处的光子数，完成5000个玻色样本。 所用时间（200 秒）比使用经典计算算法所用时间快 100 万亿倍。 与经典计算机相比，九丈的劣势在于它不是“可编程”意义上的量子计算机，只能利用光量子的相干性完成高斯玻色采样的特殊计算。

“量子计算机与传统通用计算机的主要区别在于计算能力。但是，量子计算机并不适合解决所有问题。因此，在应用方面，两类计算机各有千秋。” 德鼎创新基金合伙人王跃华快车“联新”。

“就目前公布的量子计算机而言，优缺点非常明显。优点是与传统计算机相比，计算能力有巨大飞跃；缺点是目前属于特殊领域“甚至是特殊计算，不是通用计算机。”字节链接CEO杜超告诉联信。

普遍的共识是，量子计算距离大规模应用还有很长的路要走。 邹军认为，业界普遍将量子计算的发展分为三个阶段：九丈现在已经具备了精确控制76个光量子的能力，还处于量子计算的初级阶段，也就是所谓的“专- 用途量子计算机”； 第一阶段是研制一台操纵数百个量子比特的“模拟量子计算机”，可以解决一些实际问题，如新材料设计、优化算法等； 第三阶段是研制可纠错的百万级物理量子计算机。 比特的“通用量子计算机”实现了量子并行计算的商业应用。

王跃华认为，由于工程技术的限制，量子计算机的商用至少还需要10到15年的时间。 “目前量子计算机对比特币的影响，九章可以实现76个光量子的量子计算原型，但要真正实现商业计算，需要控制数百万个光量子，距离真正的应用还有相当的距离。”

杜超认为，一方面，量子计算机在很多基础理论层面还有很多问题需要攻克，大规模应用需要更深入的理论研究基础； 另一方面，量子计算机的实用性将与传统计算机相似。 一级路线，理论研究、实验室研究、军用、民用、大规模推广，“民用还需要相当长的时间”。

值得一提的是，2020年10月16日，中共中央政治局召开第24次量子技术研究与应用前景集体学习。 习近平总书记指出，要找准我国量子技术发展的切入点和突破口，统筹基础研究、前沿技术和工程技术研发，培育量子通信等战略性新兴产业，抢占量子技术国际竞争制高点，构建发展新优势。

“在可预见的未来，中国的量子计算领域肯定会有大量的政策、资金和人才供给，整个产业也将加速发展。” 杜超说道。

量子计算能否破解区块链代码？

量子计算如此强大，区块链技术还能保证用户密码的安全吗？ 这也成为业内外备受关注的话题。

“在我们有生之年，量子计算只能用来解决特定问题，不能取代通用计算机。量子计算机距离商业化还有很长的路要走，目前的一些进展（包括九章）是在专门设计的一些问题中实验室环境无论成本如何都比通用计算机有优势，但是要解决一些实际问题（比如我们关心的破解密码），我们需要从目前的几十位（比如几千位）提高很多bits).bits)，每一位都很难升级，更不用说物理位和逻辑位的质的区别了。 国际密码学应用科学家、YottaChain分布式存储公链创始人王东林告诉链信。

“先不说量子计算离商业化还很远，量子计算能破解的代码种类也有限。” 王东林认为，大众之所以对量子计算破解密码印象深刻，主要是因为过去广泛使用的RSA密码非常适合用量子计算破解。

“但在我们加密行业，RSA一直被认为是一种不可靠的加密算法，真正专业的人是不会选择RSA算法的。比如我至少20年前就停止使用RSA了。BTC、ETH、EOS、YottaChain等主流区块链不使用 RSA。”

王东林认为，目前科学家发明的量子算法对破解主流区块链使用的密码算法（如AES、ECC）威胁不大，因此在可预见的未来，量子计算不会对区块链构成威胁。 “相反，银行业普遍使用的是RSA算法，所以如果你对量子计算破解密码的能力抱有莫大的担忧，还不如把钱从银行里拿出来存到区块链上，这就是更安全。”

王东林认为，量子计算对区块链最有可能的影响是哈希计算，也就是用于挖矿的算法。 “可能的影响是，未来将使用量子计算机进行挖矿，而不是目前用于挖矿的ASIC芯片。”

“如果从长期（比如100年）的时间尺度来看，量子计算对区块链中使用的一些密码算法是一个真正的威胁，一些新的区块链项目可能会未雨绸缪，转向反腐败。算法. 量子密码算法. 对于现有的区块链项目, 特别是目前主流的区块链项目, 也可以通过改变密码算法来实现抗量子攻击. 当然, 改变密码算法是一个巨大的工程. 它需要开发和测试切换的时间很长，但应该比将以太坊升级到 ETH2.0 更短。” 王东林说道。

邹军认为，目前公认的算法有两种会对区块链产生影响：一种是破解公钥体系的Shor算法，可以解决基于大整数素数分解问题（RSA）算法的算法，或基于椭圆曲线的算法。 对数分解问题（ECC）算法具有指数加速，也就是说，秀尔算法可以将经典算法的指数复杂度降低到多项式时间复杂度，从而破解公钥系统。 另一种是 Grover 算法，它可以将经典搜索算法降低到平方根级别。 “对于区块链而言，未来要实现通用量子计算机的商业化，必须将公钥体系升级为抗量子密码算法。”

邹军认为，公钥系统被Shor算法破解，让安全界失去了密钥分发的安全保障，动摇了整个社会保障技术的基础，也从一方面推动了量子密钥分发技术的出现。 . “目前，基于诱饵态BB84算法的量子密钥分发技术已经实现商业化，未来还会出现更加安全的基于量子纠缠的量子密钥分发技术。可以预见，量子通信中的量子密钥分发将是未来构建安全体系的重要一环。”

为未来而战：融合还是替代？

“量子计算的商业实现需要15到20年的时间，到那时，区块链技术的发展显然不会是我们今天可以想象的。基于时间戳的DLT可能会大大改变为DAG数据库形式，或者数据结构体系的新范式。而密码学的演进将得到进一步完善和优化，不会像RSA等仅依赖数学解的密码算法那么简单。” 王跃华认为，量子计算不会直接影响区块链技术的发展，随着各种技术的演进，它们会相互影响，相互融合。

王月华认为，虽然量子计算拥有巨大的计算能力，与通用计算机相比，可以在较短的时间内破解密码（如RSA密码），但密码学并非停滞不前。 例如，通过量子通信协议BB84，只要密钥有可能被黑客窃取，接收方就会知道，从而放弃原来的密码，采用另一套密码。 “区块链的加密机制未来也可以使用量子加密通信，让量子计算无法战胜区块链的加密机制。”

杜超认为量子计算机对比特币的影响，未来量子计算将是人类生产力的重要组成部分，而区块链技术可以理解为一种“生产关系”。 因此，这两种技术应该相互补充； 随着量子技术的发展，相信区块链技术也会发生相应的发展和变化，比如加密算法、量子矿机等等。

“量子计算概念出现较早，涉及物理和数学计算等诸多理论创新，理解难度较大；区块链概念出现较晚，属于技术融合创新，比较容易理解。两者是不同的技术，但它们之间也有一些关联，比如量子态不可复制、不可克隆的属性，在区块链中也更需要。 邹军认为，量子计算给区块链带来了改进的可能性：未知量子态的不可克隆性的可能性有助于区块链上的资产保护，量子隐形传态可能有助于区块链上的价值转移。

邹军介绍，量子通信利用量子叠加态或量子纠缠效应等技术传输信息或密钥，基于量子力学原理保障传输安全。 量子通信主要分为两大类：量子隐形传态和量子密钥分发。 量子密钥分发是基于量子力学原理来保证密钥分发的安全性。 它是量子通信技术从实验室走向实际应用的第一个分支。

通过将经典通信通道与量子密钥分发通道相结合，实现量子密钥分发和加密信息传输，提高网络信息安全能力。 借助经典通信，量子隐形传态可以实现任何未知量子态信息的传输。 量子隐形传态与量子计算融合形成量子信息网络是未来量子信息技术的重要发展方向之一。

杜超认为，就目前而言，“九章”不会对区块链行业产生实质性影响。 一方面是因为目前的量子计算机还是一种特殊的计算，另一方面是算力暂时还不足以对区块链行业产生影响。 主营数字加密行业。

杜超认为，未来的“九章”可能会给区块链带来一些挑战：区块链技术需要加密算法作为基础，当量子计算的算力超过现有加密算法所需算力的极值时届时，可能存在加密算法被破解的风险； 此外，在可预见的未来，量子计算可能会对基于PoW的区块链的算力产生一定的影响。

“未来，如果区块链技术要应对量子计算，加密技术领域确实需要进一步发展。在算力方面，量子算力也将成为PoW算力的一部分。量子的快速发展和融合计算和人工智能，也可能对区块链行业产生更大的影响和风险。” 杜超说道。