量子計(jì)算如何恢復(fù)和保證數(shù)字貨幣交易的不可變性

今天，我將談?wù)勀軌蚪鉀Q困難問題的真正智能機(jī)器，這些機(jī)器從側(cè)面表達(dá)了人類思維的創(chuàng)造力和通用性，就我們所知，機(jī)器不僅能夠在一項(xiàng)活動(dòng)中脫穎而出，而且能夠抽象一般信息，找到我們無法想象的解決方案。我不會(huì)談?wù)搮^(qū)塊鏈，而是談?wù)摿硪粓?chǎng)革命（更少的經(jīng)濟(jì)，更多的數(shù)學(xué)），它是關(guān)于計(jì)算的： 量子計(jì)算機(jī)。

量子計(jì)算并不是什么新事物，我們已經(jīng)談?wù)撍鼛资炅?，但是我們現(xiàn)在正在見證這種技術(shù)從理論到實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)變。量子計(jì)算機(jī)在20世紀(jì)80年代初首次被理論化，但直到最近幾年，由于谷歌和IBM等公司的承諾，一股強(qiáng)大的推動(dòng)力一直在推動(dòng)這些機(jī)器的發(fā)展。量子計(jì)算機(jī)能夠使用量子粒子（想象它們像電子或光子）來處理信息。粒子的作用是正的或負(fù)的 （即我們?cè)趥鹘y(tǒng)計(jì)算機(jī)科學(xué)中用來看到的0和 1）， 或者同時(shí)產(chǎn)生量子信息位， 稱為 “量子位”。這是因?yàn)椋趥鹘y(tǒng)計(jì)算機(jī)上，二進(jìn)制代碼0和1的編碼是由閉路或通過一個(gè)開放的路徑建成，量子計(jì)算機(jī)的0和1編碼的物理狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)使用的亞原子粒子。亞原子世界的性質(zhì)相當(dāng)奇特。事實(shí)上，粒子可以存在于狀態(tài)的疊加中，在這種情況下，粒子的狀態(tài)是0和1的重疊。這意味著在短時(shí)間內(nèi)考慮到所有的可能性，從而使預(yù)測(cè)和分析能夠比目前的二進(jìn)制計(jì)算機(jī)以前能夠更快更有效地進(jìn)行。

我們每天、每小時(shí)、每分鐘、每秒鐘都會(huì)生成大量的數(shù)據(jù)，但是直到現(xiàn)在，我們還不能使用足夠的計(jì)算能力從所有這些信息中獲得真正的優(yōu)勢(shì)。量子計(jì)算機(jī)可以幫助理解我們正在生成的數(shù)據(jù)，這在人工智能的幫助下是可能的。機(jī)器學(xué)習(xí)是一種應(yīng)用于機(jī)器的人工智能，它基于一種稱為深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)技術(shù)，可以在基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)的背景下實(shí)現(xiàn)，這是一種美麗的生物啟發(fā)編程范式，它使計(jì)算機(jī)能夠從觀測(cè)數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由我們的大腦的功能所啟發(fā)的，基于神經(jīng)元之間的相互聯(lián)系，但是，與生物大腦不同的是，任何神經(jīng)元都可以在一定的物理距離內(nèi)連接到其他神經(jīng)元，這些網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是離散數(shù)據(jù)的層次、連接和傳播方向，其中網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都對(duì)作為輸入提供的數(shù)據(jù)是否正確這一事實(shí)分配一定的百分比概率，從而確定這些評(píng)估的最終輸出。輸出給出的結(jié)果也稱為概率向量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要的是訓(xùn)練，因?yàn)樵S多輸入必須權(quán)衡。

關(guān)于量子計(jì)算和人工智能集成的研究還處于萌芽階段，因?yàn)槿魏螜C(jī)器學(xué)習(xí)算法都還處于理論階段。然而，兩者之間的結(jié)合開啟了非常重要的前景，但也存在風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)家安全局（NSA）提出了一個(gè)問題，量子計(jì)算機(jī)可能會(huì)在幾十年內(nèi)學(xué)會(huì)破解公鑰密碼術(shù)。因此，在這種情況下，現(xiàn)在是考慮如何防止網(wǎng)絡(luò)犯罪分子設(shè)立任何類型的欺詐的時(shí)候了。比如身份盜竊以及我們的隱私禁忌也必須考慮在內(nèi)。

在正在開發(fā)和實(shí)驗(yàn)的量子算法中，有一種類型學(xué)，即Shor分解，它可以用來破壞基于ECDSA（橢圓曲線數(shù)字簽名算法）的區(qū)塊鏈加密術(shù)。該算法規(guī)定，只有交易負(fù)責(zé)人才能創(chuàng)建數(shù)字簽名，保留其私鑰，而每個(gè)人都可以使用公鑰來驗(yàn)證其真實(shí)性。用來保護(hù)私鑰的操作可以很容易地用量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行逆向計(jì)算，從而在短短幾分鐘內(nèi)就暴露出這種密碼。我們知道，每一個(gè)比特幣所有者都有一個(gè)公鑰和一個(gè)私鑰，任何人只要進(jìn)入另一個(gè)用戶的私鑰，都可以使用這個(gè)人的帳戶，因此，當(dāng)代幣的安全性不再得到保證時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)增加。

重要的是要注意到量子計(jì)算機(jī)并不標(biāo)志著密碼學(xué)的終結(jié)，而僅僅是一個(gè)范式的轉(zhuǎn)變。在量子密碼學(xué)的發(fā)展過程中必須尋求解決方案，比如基于晶格的密碼學(xué)和完全同態(tài)的密碼學(xué)（FHE）?；诰Ц竦拿艽a學(xué)使用二維代數(shù)結(jié)構(gòu)稱為“格”，可以抵抗量子計(jì)算方案。晶格是點(diǎn)的無限網(wǎng)格；基于晶格技術(shù)的計(jì)算問題是“最短向量問題”，它要求識(shí)別網(wǎng)格中最靠近空間中定點(diǎn)的點(diǎn)，稱為原點(diǎn)。這是一個(gè)在二維網(wǎng)格中很容易解決的問題，但是隨著維數(shù)的增加，即使是量子計(jì)算機(jī)也不能有效地解決這個(gè)問題。基于晶格的密碼學(xué)也是開發(fā)完全同態(tài)加密的基礎(chǔ)，它可以在不解密的情況下執(zhí)行文件計(jì)算，在簡(jiǎn)化流程方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。使用加密數(shù)據(jù)執(zhí)行操作得到的加密結(jié)果，一旦解密，就等于對(duì)未加密數(shù)據(jù)執(zhí)行相同操作來得到同樣的結(jié)果。

與此同時(shí)，量子計(jì)算機(jī)驗(yàn)證算法也將被開發(fā)出來。因此，幾乎可以肯定的是，在與量子算法并行的同時(shí)，可能會(huì)開發(fā)新的量子證明系統(tǒng)，然后通過所謂的分叉在基于區(qū)塊鏈的加密貨幣協(xié)議中實(shí)現(xiàn)，以恢復(fù)和保證交易的不可變性。