E安全4月30日訊 新西蘭惠靈頓維多利亞大學(xué)理論物理科學(xué)家 Matt Visser 與 Del Rajan 一項最新研究發(fā)現(xiàn)，其最近提出的“量子區(qū)塊鏈”有望保障區(qū)塊鏈系統(tǒng)不受量子計算機(jī)黑客攻擊的影響。這兩位研究人員認(rèn)為這種新型量子區(qū)塊鏈擁有一種如時光機(jī)般的特性，即在進(jìn)行自我解釋時會對過往記錄產(chǎn)生影響，量子區(qū)塊鏈系統(tǒng)將能夠抵御來自量子計算機(jī)的黑客攻擊。

未來區(qū)塊鏈將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用

區(qū)塊鏈?zhǔn)且活悢?shù)據(jù)庫，其負(fù)責(zé)保存關(guān)于過去的記錄——例如財務(wù)或其它交易信息，確保網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)皆可達(dá)成共識，且不需要中心機(jī)構(gòu)維持其準(zhǔn)確性。區(qū)塊鏈最著名的應(yīng)用無疑是比特幣，但目前各類創(chuàng)業(yè)公司、企業(yè)聯(lián)盟以及研究項目也都在積極探索該技術(shù)的其它潛在用途。

物理學(xué)家 Del Rajan 指出，“預(yù)計到2027年，全球 GDP 總量中的10%將能夠存儲在區(qū)塊鏈技術(shù)當(dāng)中?！?/p>

疊加態(tài)

疊加態(tài)意味著同一量子位能夠一次執(zhí)行兩次計算，而兩個量子位通過所謂糾纏量子效應(yīng)

然而，區(qū)塊鏈自身也面臨著另一種即將出現(xiàn)的威脅——量子計算機(jī)。傳統(tǒng)計算機(jī)以晶體管的開啟與關(guān)閉狀態(tài)分別代表1與0; 而量子計算機(jī)使用量子位作為基本單元。由于量子物理具有一系列超現(xiàn)實特性，因此量子位可處于疊加態(tài)——既為1又為0。對接之后，即可同時執(zhí)行2^2即4次計算; 三個量子位為2^3即8次計算，以此類推。

從理論上來講，300個量子位的量子計算機(jī)將能夠即時執(zhí)行超過宇宙內(nèi)原子數(shù)量總和的計算次數(shù)，這意味著一套強(qiáng)大的量子計算機(jī)將能夠成功破解傳統(tǒng)密碼學(xué)領(lǐng)域的各類成果，包括區(qū)塊鏈。

量子區(qū)塊鏈與區(qū)塊鏈的區(qū)別

如今，新西蘭的研究人員們提出了一種量子區(qū)塊鏈，旨在抵御量子計算機(jī)的黑客攻擊，這套系統(tǒng)中的所有組件都經(jīng)過了實驗性驗證。

Rajan 表示，“以往的區(qū)塊鏈已經(jīng)能夠與量子運(yùn)算相結(jié)合，但區(qū)塊鏈本身卻一直未能量子化。我們目前推出的是第一套完全量子化的區(qū)塊鏈方案。”

量子區(qū)塊鏈在理論上同樣依賴于糾纏態(tài)。當(dāng)兩個或更多光子等粒子糾纏在一起時，無論距離多遠(yuǎn)，其都會相互影響——愛因斯坦將其稱為“幽靈超距效應(yīng)”。

量子計算機(jī)及其它量子技術(shù)通常依賴于空間上的糾纏，而這種新的量子區(qū)塊鏈則依賴于時間層面的糾纏。換言之，無論在時間上相隔多遠(yuǎn)，兩個或多個粒子間永遠(yuǎn)存在關(guān)聯(lián)。

常規(guī)區(qū)塊鏈會將記錄存放在按時間順序排布的區(qū)塊當(dāng)中。如果黑客試圖篡改某一特定塊，則該區(qū)塊之后生成的所有新區(qū)塊都將失效。

在量子區(qū)塊鏈中，區(qū)塊內(nèi)的各條記錄被編碼成一系列相互纏繞的光子。這些區(qū)塊按照時間順序通過時間糾纏進(jìn)行連接。

由于構(gòu)成量子區(qū)塊鏈的各區(qū)塊在量子計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)傳輸，因此將由量子計算機(jī)創(chuàng)建各光子區(qū)塊，而后將由其它節(jié)點(diǎn)將光子吸收。但因為這些光子糾纏態(tài)以跨時間方式進(jìn)行連接，所以各光子既存在同時又不存在。

Rajan 解釋稱，“關(guān)于以往交易的記錄被編碼為一個隨時間推移而變化的量子態(tài)。”

在這種情況下，黑客將無法對以往的任何光子編碼記錄進(jìn)行篡改，因為這些光子在當(dāng)前時間點(diǎn)下已經(jīng)不復(fù)存在——因為它們已經(jīng)被其它節(jié)點(diǎn)所吸收。黑客最多只能對最新編碼的光子進(jìn)行篡改，但這會使最新區(qū)塊無效化，同時通知其它節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)遭遇黑客入侵。Rajan表示，“這種設(shè)計相較于存在理論篡改可能性的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)塊鏈更為安全?！?/p>

研究人員們指出，在時間糾纏設(shè)計的支持下，對某一區(qū)塊中最后一個光子進(jìn)行測量將影響到該區(qū)塊的第一個光子。從本質(zhì)角度講，量子區(qū)塊鏈中的當(dāng)前記錄不僅與上一條記錄相關(guān)，而且與所有以往的記錄相關(guān)，且當(dāng)前記錄已經(jīng)不復(fù)存在?；蒽`頓維多利亞大學(xué)理論物理學(xué)家兼資深作家Matt Visser指出：“這項工作相當(dāng)于創(chuàng)造了一臺量子時光器?！?/p>