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令牌屋电台 | 量子计算机出现后,下一代比特币长啥样?

2019.11.08 00:36

谷歌推出量子计算机后,随即被贴上“量子霸权”的标签。不仅说明谷歌在量子计算上的领先地位,更意味着量子计算机出现尤其对现有加密学领域的各种挑战,其中和我们最直接相关的,就是比特币了。



1、什么是量子计算机?


谷歌正式在《Nature》上发表了他们关于验证“量子优越性”(即在特定任务上量子计算机远远优于传统计算机)的论文,并被Nature放在期刊封面。在这篇论文中,谷歌声称他们用53个量子比特的数组达到了量子优越性,在200秒内完成规定操作,而相同的运算在当今世界最大的超算summit上则需要10000年才能完成。


谷歌量子计算机原型


今天的计算机,通过操纵存在于两种状态之一的位来工作:0或1。量子计算机不限于两种状态;它们将信息编码为量子比特,它们可以叠加存在。量子点代表原子、离子、光子或电子以及它们各自的控制设备,它们一起工作以充当计算机的存储器和处理器。因为量子计算机可以同时包含这些多个态,所以它有着比目前的超级计算机更为优秀的并行计算能力。例如,一个50量子比特(又称量子位)的计算机,它每一步就可以实现多达2的50次方的运算。


类比来说,传统计算机在半导体器件就像是一个单一的乐器,一个拍子一个声音;而量子计算机则是一个交响乐团,一个拍子可以同时发出许多高低不同、音色不同的声音。


再举个更通俗易懂的例子消化下这个概念:假如有100万本书,要在这100万本书中找是否存在一句话A。现有的计算机会一本本书拿出来一页页地翻,逐字逐句地查是不是有句子A。而量子计算机呢?会一台分身为100万台,然后每一台查一本书。



2、量子计算机对比特币会有哪些影响?


谷歌在发布论文的当天,比特币即有了应声暴跌,间接说明了量子计算机的出现将会对现有加密货币领域造成重大的打击,它的影响包括:


一.现有比特币私钥会被极速撞库破解

比特币私钥是256位,也就是2^256种可能(2^256=2的256次方),根据《把一台比特币矿机改成量子矿机后会发生什么?》一文的推导。5比特量子纠缠的量子计算机大约需要2.128年就可以遍历所有比特币的私钥,而6比特量子纠缠的量子计算机则仅需要1微秒!


二.51%算力攻击开始成为浮出水面的风险

51%攻击所指的情况是单个矿工或者一群矿工控制了大多数的网络算力。一旦发生这样的状况就可能导致恶意行为的出现,交易会遭到审查或者被逆转,允许作恶者进行双花。目前比特币网络算力超过了90E,因此发起51%攻击基本上不太可能,但量子计算机的出现会导致这种情况的出现。


三.比特币提前被挖完是唯一不太可能的事情

有文章说因为量子计算机的出现会导致原定于2140年挖完的比特币提前挖完,这个就比较扯淡了,量子计算机本身的优势就是超级算力,它的本质是在顺应比特币规则的条件下以超高算力对比特币施加影响,但绝不是破坏规则,概念一定要搞清。


比特币每4年减产一次,直到约2140年接近挖完,但4年只是换算来的概念,它实质是每产生210000万个区块减产一次,以约每10分钟产生一个块为时间,换算成的4年。而每10分钟左右产生一个区块是通过全网算力而调整算力难度来动态维持的(比特币每2016个块调整一次难度,算力越高难度越高,反之越低,但目的是维持在10分钟左右产生一个块)。


所以,即使量子计算机变成量子矿机去挖比特币,但其全网算力和难度之间的动态调整也会维持比特币每10分钟左右产生一个区块的平衡。



3、下一代比特币是什么样子的?


我们其实大可不必担心比特币会受到量子计算机的致命打击,区块链、加密学领域的发展也不是就止步于此。相信在此之前,抗量子攻击的相关加密算法就已经实现应用了。


其实在爱西欧时代我们也看到了不少项目就打着“抗量子攻击”的概念(如HCash 的 BLISS算法、MassGrid的 JumpHash 等),在当时看来是噱头的内容现如今再看已是势在必行。作为加密货币的鼻祖比特币,可以预期的是会在未来有一次较为重大的升级推出相关抗量子攻击的解决方案。


那么这里就又带来了一个新的课题,下一代比特币会是什么样子的?



一.支持抗量子攻击会成为必须具备的基础功能

原因上面已经解释的很清楚,不多做赘述,这实际是所有加密货币都要面临的问题。


二.匿名性将会成为支撑比特币价值的核心功能

比如我国央行数字货币DCEP的推出,意味着加密数字货币正规化的可能性,这必然会对现有加密货币造成冲击。但比特币依然拥有它最原始的如暗网等相关应用场景,但比特币一直以来其转账交易的可追溯性导致其匿名性不够完善,因此诸如零知识证明、混币、环签等匿名技术需要融入到比特币当中。

* 了解匿名技术可参考我之前的文章《科普 | 第8课 如何通俗易懂的了解零知识证明?


三.它并不一定要图灵完备和高TPS

现如今的加密货币我认为可分成三种用途:虚拟投资品、电子现金、应用通证。虚拟投资品就如同古董、黄金一样,其目的是收藏与增值;电子现金就如同支付宝一样,强调快速转账和确认,可以交给DPoS共识的主链或Libra的联盟形式(最大可能是国家央行数字货币)。应用通证则不仅要求高TPS,其本质是支持智能合约及各类应用场景的实现,这就交给当下采用DPoS的EOS或未来PoS的ETH就好了。


尽管中本聪的白皮书将比特币定义为“一种点对点的电子现金系统”,但至少从BTC的角度来看,其实际用途已被无数人定义为了虚拟投资品。有人说这违背了原教旨,但也因此才有了BCH、BSV等分叉币,但BTC嘛,我认为作为一种可增值的虚拟资产会更加纯粹,它不需要频繁的交易转账、不需要在它上面运营什么游戏,只需要做好抗量子和匿名性,那么它的价值和共识就无可取代。



参考文献:

[1] 深链财经 《思想实验:把一台比特币矿机改成量子矿机后会发生什么?》

[2] 雷锋网 《假如谷歌的“量子优越性”是一场革命 我们还应该知道什么?》

[3] 新浪科技 《物理学家评谷歌“量子霸权”:离实际应用还很遥远》


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