利用量子计算解决区块链的安全威胁

区块链技术以其不可改变的特性和难以破解的特点，在许多情况下得到了广泛的应用，因此它具备安全性。诸如身份、医疗和政府数据等敏感信息持续进入区块链，这些区块链提供了优于传统系统的优越特性。就其目前的形式而言，区块链技术使用了强大的加密技术，即使使用当今最强大的计算机，也几乎无法解密。然而，利用量子物理学原理进行数据处理的量子计算技术，对分组链网络的安全性构成了新的威胁。为了保持领先，科学家和开发人员已经在寻找方法来改进区块链，使其免受潜在风险的影响。量子区块链是一种新的分散式网络形式，作为一种可能的解决方案正在开发中。

量子计算

世界正在以指数速度经历着技术进步。计算机在体积越来越小的同时越来越强大。量子计算进一步推进了这项技术，使我们能够在数分钟内完成任务，否则今天的计算机需要数周才能完成这些任务。增强的处理能力对区块链技术构成了威胁。当今最好的计算能力将需要数年时间来解密区块链的加密技术，使它变得不可行。量子计算机将有能力在更小的时间内完成相同的任务，使当前的区块链安全功能不足。

量子计算将推动制造业、运输业、医学、能源等诸多行业的新一轮创新浪潮。这项技术仍处于发展的早期阶段，科学家估计，它可能还需要几年时间才能得到大规模的应用。然而，越来越多的公司正投资于量子计算系统，以供实际使用。

量子计算对区块链的威胁

区块链技术使用称为密钥（私钥和公钥）的一长串随机字符来显示加密货币所有权的信息。公钥允许用户接收加密货币，而私钥则允许用户拥有发送加密货币的控制权。目前使用的大多数密钥都是基于椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）的，该算法基于这样的假设，即任何计算机，不管它有多强大，都可以在人类的时间内对大量数据进行因式分解。公钥和私钥是加密的。为了得到对应的私钥，要解密一个公钥需要花费大量的时间。对于量子计算，这样做会更容易。

量子计算的安全风险并不局限于加密货币钱包。根据创新者Mark Pesce的说法，大多数当前的应用程序，包括电子邮件、密码保护帐户和网站，使用的是相同的加密技术。他说，这使得我们更容易受到量子计算的影响，并需要重新评估如何在加密货币和其他领域提供安全性。

将量子计算集成到区块链中

Pesce建议量子计算需要升级所有现有的加密技术和安全标准。现有的区块链还需要使用新的抗量子计算的加密方法进行重置。麻省理工学院技术评论报告指出，量子计算机不能破解量子密码。这就为区块链和其他应用程序开发和集成对量子计算机有抵抗力的安全特性提供了机会。

来自惠灵顿维多利亚大学的Rajan和Visser提出了一个更具颠覆性的解决方案，该解决方案涉及到将区块链发展成量子现象的过程。这种技术使用了纠缠的概念。在量子物理学中，两个纠缠在一起的粒子具有相同的存在状态，如果其中一个粒子发生改变，就会导致与之纠缠的粒子发生改变。这一原理甚至适用于存在不同时间点的纠缠粒子。

Rajan和Visser的想法建议使用时间纠缠的区块链来构建区块链。在这个区块链中，数据将被编码成量子粒子。当有更多的事务数据可用时，它将与量子操作中使其与第二个粒子纠缠的第一个粒子的数据结合在一起。然后丢弃第一个粒子，并记录第一个粒子与第二个粒子块的组合。以创建链的相同方式添加来自后续块的数据。这种技术意味着分类帐被储存在时间而不是空间中，这使得即使使用量子计算机也不可能破解。此外，篡改以前的块是不可能的，因为它们被删除，并且在与后续块纠缠之后不再存在。

为保护区块链而提出的其他技术包括针对量子抗性分类账的“先前经过审查的、可能安全的扩展Merkle签名方案（XMSS）”。数字储备和IOTA网络也制定了保护它们免受量子攻击的措施。然而，即使量子计算的临近，这个行业在开发合适的解决方案方面仍有很长的路要走。