量子計算機對于比特幣等數字貨幣來說具有極大的安全威脅。現在，俄羅斯的一群科學家正在探索如何運用量子力學維護區塊鏈的安全。

人們對數字貨幣的興趣已經達到了最高點，銀行、公司和政府爭相加強對技術的理解并探索如何使用該技術。在這種情況下，數字貨幣市場開始呈指數增長，其市值于上個月達到了驚人的900億美元。接下來，數字貨幣似乎會在全球金融系統中發揮更為關鍵的作用。

但目前仍有一個問題。數字貨幣所面臨的一個巨大挑戰是要確保所有人都能按照誠信原則使用這些貨幣。區塊鏈似乎能提供一個很好的解決方案，通過使用加密技術來確保誠信。人們普遍認為，除了暴力攻擊，區塊鏈是無法破壞的。

而這就是問題所在，雖然普通的電腦不容易發起暴力攻擊，但量子計算機卻非如此。這些設備強大的數字運算能力意味著它們一旦出現，數字貨幣將更容易受到攻擊。

因此，保護區塊鏈技術免遭量子攻擊的方法具有重大作用。

在莫斯科的俄羅斯量子中心（Russian Quantum Center），Evgeny Kiktenko的團隊中有一些人設計、構建并測試了由量子力學確保安全性的量子區塊鏈系統。他們使用可以購買的標準量子加密系統來構建它。

首先來介紹一些背景。區塊鏈以一種防止欺騙使用（例如篡改或雙重支出）的方式記錄交易。它們允許任何計算機通過將交易添加到區塊中來追蹤該列表，然后將其加密形成被稱為哈希的數字。

加密過程很重要。這是一種易于計算但難以逆轉的算法（類似因式分解） 。它所產生的哈希值是區塊的獨特屬性，任何對記錄的篡改將立即被發現，因為這將改變哈希。

新的交易接下來會被聚集到一個新區塊中并添加到現有的哈希值中，然后將其加密為新區塊創建新的哈希。被加密之后再被添加到下一個交易列表中，如此反復。最后會形成一條區塊的鏈，每個區塊都包含之前所有區塊的哈希值，“區塊鏈”這個術語就這么出現了。

所有存儲這些區塊的電腦會比較它們的哈希值，以確保它們達成一致。任何不同意的計算機將放棄這些記錄。

這種方法雖好，但并非十全十美。操控該系統的方法之一是欺詐用戶對交易列表進行有利于自己的更改，但不能改變哈希。這可以通過更改記錄、對結果加密然后查看哈希值是否相同來完成。如果哈希值變了，那就不停嘗試，直到找到匹配的哈希值為止。

區塊鏈的安全性基于這樣一種信念，即普通電腦要發起這種暴力攻擊是不可能的。相比之下，量子計算機則快得多，因此構成了更大的威脅。

Kiktenko及其團隊開發了一種阻止這種量子攻擊的解決方案。他們的區塊鏈技術有些不同。兩個人之間的交易包含了發起者的信息、接收器、發起時間、轉帳金額以及證明發起者有足夠的資金保證運行的參考交易。

然后，這個交易將被發送到貨幣網絡中的所有計算機上，在這些交易聚集到區塊中時，這些計算機會在預設時間內（比如十分鐘）一直存儲交易。

下一階段會使用一種算法使各方確定交易的名單是真實的。這種方法基于大家最初與所有計算機共享信息時的證明。然后，他們會交換從網絡其他參與者處獲得的信息，使所有人都能看到誰說了什么。各方隨后在下一輪繼續分享信息，直到他們確認所有計算機都擁有相同的信息。

但是，打個比方，在這樣的系統中，Alice如何能夠肯定她是從Bob那里接收的信息呢？如果沒有這種把握，很容易讓惡意用戶通過偽裝成許多不同的用戶來控制系統。

這就是量子力學發揮作用的地方。Alice和Bob可以使用稱為“量子密鑰分配”的技術驗證對方的身份。這種方法會使用量子粒子（如光子）發送信息，竊聽者要拷貝它們就必須對其進行破壞。通過這種方式，Alice和Bob就可以確定對方的身份了。

所以Kiktenko及其團隊所開發的系統的基礎就是一個量子識別系統，任何一方都可以使用這種物理定律所確保的方式驗證其他方的身份。這種量子簽名會添加到每一筆交易上，使其無法被篡改。

Kiktenko及團隊表示，他們使用了從瑞士公司ID Quantique購買的量子加密系統來開發這樣一個系統。他們說：

“我們已經在由量子秘鑰分配鏈接連接節點的網絡上使用信息理論安全驗證開發了一個區塊鏈協議。”

他們已經在擁有四個用戶的網絡上對其進行了測試，其中一個用戶試圖通過雙重支付控制系統。Kiktenko及團隊表示， “該協議在第二輪交流后清除了雙重支付交易，僅允許含有合法交易的區塊形成。”

這是一個有趣的原理驗證實驗，顯示了量子技術如何保護區塊鏈技術。

但它并不是完美的，特別是它假定只有不到三分之一的參與方是不誠實的。如果超過三分之一的用戶要操控系統，這么這種方法的作用就不大了。

在使這種系統得到更多應用上也有顯著的技術障礙，尤其是要建立一個量子互聯網使這些交易能夠跨地域進行。這個挑戰需要解決，全世界的研究人員都在進行研究。

量子計算機的威脅是肯定的，且不只對區塊鏈技術有威脅。當第一臺足夠強大的量子計算機出現時，目前使用常規加密技術存儲的信息會立刻變的不安全。

隨著使用數字貨幣的熱潮來襲，保護這種技術免受量子威脅的危害顯然具有重要意義。

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