什么是量子计算?

供稿:hz-xin.com     日期:2024-05-18
量子计算是一种基于量子物理学的计算形式。经典计算机依靠位(零或一)进行计算,而量子计算机使用利用量子力学以“叠加”形式存在的量子位(量子位):零和一的组合,每个都有一定的概率。例如,一个量子位可能有 80% 的几率为零,20% 的几率为零。或者 60% 的机会为零,40% 的机会成为 1。等等。

1980 年代,物理学家保罗·贝尼奥夫 (Paul Benioff) 首次提出了量子计算的概念。不久之后,理论物理学家理查德·费曼和数学家尤里·曼宁率先提出量子计算机可以解决经典计算机无法解决的问题。事实上,在 1990 年代,数学家 Peter Shor 开发了一种算法,量子计算机可以用它来破解公钥密码学:“ Shor 算法”——如果量子计算机变得足够强大的话。

2019 年 10 月,经过数十年的研究,谷歌正式宣称已达到“量子霸权”。这实质上意味着量子计算机解决了经典计算机无法解决的问题。或者,更具体地说,它在 200 秒内解决了一个问题,即使是最强大的经典超级计算机也需要 10,000 年才能解决。

虽然这是一个重大突破,但量子计算机似乎离运行 Shor 的算法还有很长的路要走。一方面,目前的量子计算机还不够强大,而且不清楚扩大这项技术的难易程度。此外,要真正发挥作用,量子计算机依赖于一种称为“纠错”的技术解决方案,这仍然是一个挑战。

预测这项技术的未来发展很困难,但可以运行 Shor 算法的量子计算机可能需要数年甚至数十年的时间——也许它们根本不可能实现。

如果量子计算机能够运行 Shor 算法并破解公钥密码学,那么比特币确实可能会受到攻击。具体来说,一些硬币可能会被盗。

然而,有些人认为盗窃会受到一定程度的限制。虽然所有硬币都由公钥加密(目前是 ECDSA 算法)保护,但大多数硬币也由 SHA256 散列算法保护。只有当这两种算法都被破解时,所有硬币才能彻底被盗,但目前看来 SHA256(或任何其他哈希算法)似乎无法被量子计算机破解。

也就是说,大量的硬币只能通过公钥密码术来保护。目前的估计表明,如果公钥密码体制被破解,大约 500 万比特币将被盗。以下是比特币可能面临风险的一些情况:

事实上,即使比特币同时受到公钥和哈希的保护,在“量子世界”中安全地使用这种比特币也可能是一个挑战。当用户尝试花费他们的比特币并通过比特币网络传输交易时,攻击者将有机会尝试窃取资金。此时,攻击者可以在交易确认之前尝试破解公钥加密,然后将比特币重新发送到他自己的地址之一。

我只想说,如果量子计算机突然变得比任何人预期的都要强大,比特币就会有问题。

需要注意的是,如果可以运行肖尔算法的量子计算机突然出现,比特币不太可能成为第一个或主要的目标。公钥加密可以保护世界上几乎所有其他数字信息,包括军事情报、银行数据和其他现有金融基础设施、通信网络等。

是的,比特币协议可以升级为抗量子。

简而言之,比特币的签名算法将不得不被量子抗性签名算法所取代。由于隔离见证的激活,比特币的签名算法可以通过向后兼容的软分叉升级相对容易地被替换。(当前的 ECDSA 签名算法可能会在不久的将来通过软分叉被 Schnorr 签名算法部分取代。)

升级后,用户应该将他们的比特币迁移到新地址,以便受到抗量子签名算法的保护。在量子计算机可以运行 Shor 算法之前,没有及时迁移的用户将面临比特币以某种方式被盗的风险。

如果比特币没有及时转移到安全地址,比特币协议也可能会升级以阻止比特币被消费。这种措施意味着原始所有者也会丢失比特币——但是,当然,无论如何,他们很可能会将比特币丢失给攻击者。(有人建议,这些比特币可能会被其合法所有者通过零知识证明密码术解锁——但这仍然是非常投机的。)

鉴于量子计算的当前发展状况,预计比特币将有足够的提前警告,表明需要进行升级。专家认为,我们还没有接近那个时间点。

量子计算机或许能够比传统计算机更快地挖掘比特币。然而,因为比特币挖掘是基于散列(而不是公钥密码学),所以它可能不会被破坏到任何有意义的程度。

相反,量子计算的出现可能会导致一场新的军备竞赛,以建立最快的采矿硬件,直到找到新的平衡点。当 GPU 取代 CPU 和 ASIC 取代 GPU 时,比特币挖矿格局已经发生了类似的演变。

什么是量子计算,它如何改变信息技术?
答:量子,指光子的数量,也是物理学最小单位。量子计算可以追算到古时候的放火为号,使用放火发出的光作为信号。但放在计算机根本没有必要,电是很好的能源,具有可储存的功能。光是很好的能源,但没有可储存的工具,因此若使用光制成cup那么结果:用感光材料识别一束光的命令,但产生光源最好的方式是电,...

量子计算是什么意思
答:摘要:从量子计算的诞生到如今的发展,热度依然不减,甚至有持续上升的态势。量子计算的意思说通俗一点,就是利用量子力学原理进行计算的技术。量子计算已经成为了各大互联网企业疯狂研究、竞争的领域,可以说谁掌握了量子计算的超前技术,谁就在未来的科技领域拥有了绝对的话语权。下面就来一起了解下量子...

量子计算到底是什么呢?
答:他说,量子比特可以制备两个逻辑态0和1的相干叠加态,换句话讲,它可以同时存储0和1。考虑一个N个物理比特的存储器,若它是经典存储器,则它只能存储2N个可能数据当中的某一个;若它是量子存储器,则它可同时存储2N个数据。而且随着N的增加,其存储信息的能力将呈指数级上升。量子计算不仅可应用于...

量子计算到底什么鬼
答:量子比特是量子计算机中基本的信息单位。量子比特可能是-1或1,也就是同时拥有这两个值的属性,这就叫叠加。所以,执行计算方面立即有了更多种可能性。如今市面上最先进的量子计算技术可以使用多达1000个量子比特。另外,量子比特可以利用一种名为量子纠缠的状态;在这种状态中,成对或成组的量子粒子连接...

什么是量子计算?
答:量子计算:一场革新计算领域的革命 自1947年晶体管的诞生,计算技术经历了从二进制的晶体管到集成电路的飞跃,催生了现代CPU和GPU。然而,随着摩尔定律接近极限,量子计算,源于理查德·费曼的设想,似乎为计算机科学带来了新的曙光。量子计算机的核心在于其量子比特,它利用量子力学的叠加和纠缠特性,模拟自然...

什么是NMR量子计算
答:量子计算 量子计算 (quantum computation) 的概念最早由IBM的科学家R. Landauer及C. Bennett于70年代提出。他们主要探讨的是计算过程中诸如自由能(free energy)、信息(informations)与可逆性(reversibility)之间的关系。80年代初期,阿岗国家实验室的P. Benioff首先提出二能阶的量子系统可以用来仿真数字计算...

什么是量子计算,它如何改变信息技术?
答:量子,指的了光子的数量,最近有国外正在开始证实量子力学不成立...,我想这量子计算技术大约也就像有的人只是在使用量子的名词去 "扩展" 量子的使用范围。电子的速度比光子的速度只差到0.1%以下,所以我感觉但不确定是不是被他们所术量子计算给坑了, 就像有中国有的企业根本造不出芯片,肾紫有的...

什么是量子计算机?
答:好在我们已经有了从物理原理上阻止窃密的量子通信,量子计算机真正研发成功之后,整个世界的加密体系必然要换一换,小伙伴们大可不必担心。更重要的是,量子计算可以在科学研究中发挥巨大作用。无论是生物化学反应过程的模拟,还是气候变化等大数据的处理,都是量子计算发挥作用的地方,而这正是经典计算机的...

什么是“量子信息”,“量子通信”,“量子计算”?
答:量子信息(quantum information)是关于量子系统“状态”所带有的物理信息。量子通讯(Quantum Teleportation)是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,量子计算的基础和原理以及重要量子算法为在计算速度上超越图灵机模型提供了可能。

什么是生物计算机和量子计算机
答:还能模仿人脑的机制等。量子计算机:量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。