本文作者金融科技知多少，歡迎關注。本文介紹了量子計算的理論及發展現狀，並從量子計算對區塊鏈技術的影響和量子密碼技術兩個方面進行了分析。
谷歌已經宣布開發出了世界上最強大的量子計算機，這意味著以往10000年才能完成的計算工作，量子計算機只需要200秒就可以完成。不僅如此，量子計算還將對區塊鏈的安全性造成沖擊，傳統的區塊加密技術會在未來會被量子計算降維打擊。
什麽是量子計算
量子計算是基于量子理論發展出的計算機技術，量子計算機遵循物理定律，它在同一時間可以采取多種狀態並使用所有可能的計算排列方式執行任務，因此在處理數據的能力上得到了巨大提高。
傳統的計算機理論依據現有的二進制計算方式，雖然現在測量每個晶體管選擇0或者1的時間已經能夠縮減到十億分之一秒，不過這些器件轉換狀態的速度是有限的。隨著我們向更小、更快的集成電路發展，人類已經接觸到了這些材料的物理極限，想要從這個方面繼續提高計算機的性能並非不可能，只不過這樣做的成本和收益是不劃算的。
量子計算嘗試從另一個角度來解決這個問題，在量子計算機中，元素粒子的電荷正負可以表示成0或1，這些粒子被稱爲量子比特，它們的性質和行爲構成了量子計算的基礎。
量子計算的原理
量子計算運用了量子物理的兩個最重要的原理，分別是量子疊加原理和量子糾纏原理。疊加原理將量子想象成磁場中的某個粒子，該粒子的自旋狀態既可以和自旋上升態的場相同，也可以和自旋下降態的場相反。根據量子定律，當這些粒子進入疊加態後，它可以在取0或1的基礎上完成疊加，這將使得它代表的數值發生變化。概括地講，疊加原理讓粒子分爲兩部分，一部分取0，一部分取1，比如一部分0和5個1的疊加，就會産生5。糾纏原理指在某一點上相互作用的粒子可以成對糾纏在一起，當我們得知其中一個粒子的自旋狀態後，就可以從相反方向推斷出它同對的另一個粒子。而且，不管相關粒子之間的距離有多大，它們都可以瞬間相互作用。糾纏原理就是指同對出現的粒子會産生相互作用，這樣的作用和粒子之間的距離無關。
量子疊加和量子糾纏讓量子計算擁有了強大的計算能力，普通計算機的兩個存儲單位只能存儲四個二進制數字（00、01、10和11）中的任意一個，而量子計算機在擁有兩個存儲單位時，可以同時存儲這四個數值。如果增加更多的量子單位，計算機的容量將會以指數方式擴展。
區塊鏈技術的一生之敵
區塊鏈技術的加密手段依賴于密碼對，即私鑰和公鑰。公鑰可以從私鑰的對應項計算得來，但是不能反過來推知私鑰。量子計算機能夠通過跨越量級來實現這一點，也就是由公鑰破解私鑰，最終攻破整個加密體系。
不過，現有的量子計算機還不能完全達到這樣的水平，谷歌的量子計算機目前具有53個量子比特，而想要對區塊鏈技術産生影響，至少需要1500個量子比特才能完成。但是至少從理論上講，量子計算是能夠威脅到區塊鏈技術的。
不過，想要擴展量子計算機也並非易事。雖然Shor算法可以通過公鑰破解私鑰，但是預計在近十年這種情況是不會發生的，因爲目前的技術想要從現有的量子計算機基礎上擴展30倍是非常困難的，不過科學的進步將使這一天加速到來。
加密技術向量子密碼的過渡
雖然量子計算將重挫傳統的區塊鏈加密技術，但是它同樣帶來了新的密碼系統，也就是量子密碼學。量子密碼學利用了物理學知識，保證在不知道信息的發送接收雙方的情況下，信息不會泄露。量子密碼不同于傳統的密碼系統，它更依賴物理學，而不是數學，這是它安全性更高的根本原因。
從本質上將，量子密碼學的基礎是利用單個粒子及其內在的量子特性發展一個牢不可破的密碼系統，在不受幹擾的情況下，任何形式的量子態都不能被測量。量子密碼將采用光子傳輸密鑰，一旦密鑰被發送，就可以使用普通密鑰的方法進行編碼和解碼。每個光子的自旋類型都代表二進制中的1或者0，一串光子將構成一個1和0組成的長字符串，這些字符串將傳遞信息。根據物理理論，正確構建出量子密碼後，任何人都無法侵入系統。
在常規的加密技術中，破解私鑰需要找到一個數的因子，而這個數將由兩個巨大的質數的乘積構成，如果通過算法想要計算出這個結果，你需要從宇宙誕生的那一天開始算起。但是，這種常規加密技術存在弱點，一些弱鍵將會産生漏洞，並且摩爾定律不斷提高計算機的處理能力，這些加密方法的破解雖然是困難的，但是並非不可能的。
量子密碼就避免了這些問題，密鑰被加密成一串光子，根據海森堡不確定性原理，在不改變光子的情況下，任何人都無法觀測到這些光子存儲的信息。在這種情況下，入侵者擁有的技術並不重要，因爲物理學定律是難以打破的。
量子計算的局限
雖然量子計算擁有了無與倫比的速度，也可以擊破傳統的加密技術，但是它自身也非常脆弱。在量子計算的過程中，即便是最輕微的電磁波幹擾，也會導致量子計算崩潰，所以量子計算機對環境的要求非常苛刻，在運行過程中需要與外界幹擾完全隔離。並且，如果計算的過程中出現一個錯誤，會導致整個計算的有效性崩潰，也就是說量子計算的糾錯會導致整個計算體系失效。
量子計算對區塊鏈技術的降維打擊是必然出現的，不過這也正符合科技進步的道理。所以，無論是區塊鏈加密技術，還是量子計算技術，都值得人們好好研究。