量子計算如何恢復(fù)和保證數(shù)字貨幣交易的不可變性
今天,我將談?wù)勀軌蚪鉀Q困難問題的真正智能機器,這些機器從側(cè)面表達了人類思維的創(chuàng)造力和通用性,就我們所知,機器不僅能夠在一項活動中脫穎而出,而且能夠抽象一般信息,找到我們無法想象的解決方案。我不會談?wù)搮^(qū)塊鏈,而是談?wù)摿硪粓龈锩ǜ俚慕?jīng)濟,更多的數(shù)學(xué)),它是關(guān)于計算的: 量子計算機。
量子計算并不是什么新事物,我們已經(jīng)談?wù)撍鼛资炅?,但是我們現(xiàn)在正在見證這種技術(shù)從理論到實現(xiàn)的轉(zhuǎn)變。量子計算機在20世紀(jì)80年代初首次被理論化,但直到最近幾年,由于谷歌和IBM等公司的承諾,一股強大的推動力一直在推動這些機器的發(fā)展。量子計算機能夠使用量子粒子(想象它們像電子或光子)來處理信息。粒子的作用是正的或負的 (即我們在傳統(tǒng)計算機科學(xué)中用來看到的0和 1), 或者同時產(chǎn)生量子信息位, 稱為 “量子位”。這是因為,在傳統(tǒng)計算機上,二進制代碼0和1的編碼是由閉路或通過一個開放的路徑建成,量子計算機的0和1編碼的物理狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)使用的亞原子粒子。亞原子世界的性質(zhì)相當(dāng)奇特。事實上,粒子可以存在于狀態(tài)的疊加中,在這種情況下,粒子的狀態(tài)是0和1的重疊。這意味著在短時間內(nèi)考慮到所有的可能性,從而使預(yù)測和分析能夠比目前的二進制計算機以前能夠更快更有效地進行。
我們每天、每小時、每分鐘、每秒鐘都會生成大量的數(shù)據(jù),但是直到現(xiàn)在,我們還不能使用足夠的計算能力從所有這些信息中獲得真正的優(yōu)勢。量子計算機可以幫助理解我們正在生成的數(shù)據(jù),這在人工智能的幫助下是可能的。機器學(xué)習(xí)是一種應(yīng)用于機器的人工智能,它基于一種稱為深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)技術(shù),可以在基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)的背景下實現(xiàn),這是一種美麗的生物啟發(fā)編程范式,它使計算機能夠從觀測數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由我們的大腦的功能所啟發(fā)的,基于神經(jīng)元之間的相互聯(lián)系,但是,與生物大腦不同的是,任何神經(jīng)元都可以在一定的物理距離內(nèi)連接到其他神經(jīng)元,這些網(wǎng)絡(luò)的特點是離散數(shù)據(jù)的層次、連接和傳播方向,其中網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點都對作為輸入提供的數(shù)據(jù)是否正確這一事實分配一定的百分比概率,從而確定這些評估的最終輸出。輸出給出的結(jié)果也稱為概率向量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要的是訓(xùn)練,因為許多輸入必須權(quán)衡。
關(guān)于量子計算和人工智能集成的研究還處于萌芽階段,因為任何機器學(xué)習(xí)算法都還處于理論階段。然而,兩者之間的結(jié)合開啟了非常重要的前景,但也存在風(fēng)險。國家安全局(NSA)提出了一個問題,量子計算機可能會在幾十年內(nèi)學(xué)會破解公鑰密碼術(shù)。因此,在這種情況下,現(xiàn)在是考慮如何防止網(wǎng)絡(luò)犯罪分子設(shè)立任何類型的欺詐的時候了。比如身份盜竊以及我們的隱私禁忌也必須考慮在內(nèi)。
在正在開發(fā)和實驗的量子算法中,有一種類型學(xué),即Shor分解,它可以用來破壞基于ECDSA(橢圓曲線數(shù)字簽名算法)的區(qū)塊鏈加密術(shù)。該算法規(guī)定,只有交易負責(zé)人才能創(chuàng)建數(shù)字簽名,保留其私鑰,而每個人都可以使用公鑰來驗證其真實性。用來保護私鑰的操作可以很容易地用量子計算機進行逆向計算,從而在短短幾分鐘內(nèi)就暴露出這種密碼。我們知道,每一個比特幣所有者都有一個公鑰和一個私鑰,任何人只要進入另一個用戶的私鑰,都可以使用這個人的帳戶,因此,當(dāng)代幣的安全性不再得到保證時,風(fēng)險可能會增加。
重要的是要注意到量子計算機并不標(biāo)志著密碼學(xué)的終結(jié),而僅僅是一個范式的轉(zhuǎn)變。在量子密碼學(xué)的發(fā)展過程中必須尋求解決方案,比如基于晶格的密碼學(xué)和完全同態(tài)的密碼學(xué)(FHE)?;诰Ц竦拿艽a學(xué)使用二維代數(shù)結(jié)構(gòu)稱為“格”,可以抵抗量子計算方案。晶格是點的無限網(wǎng)格;基于晶格技術(shù)的計算問題是“最短向量問題”,它要求識別網(wǎng)格中最靠近空間中定點的點,稱為原點。這是一個在二維網(wǎng)格中很容易解決的問題,但是隨著維數(shù)的增加,即使是量子計算機也不能有效地解決這個問題?;诰Ц竦拿艽a學(xué)也是開發(fā)完全同態(tài)加密的基礎(chǔ),它可以在不解密的情況下執(zhí)行文件計算,在簡化流程方面具有明顯優(yōu)勢。使用加密數(shù)據(jù)執(zhí)行操作得到的加密結(jié)果,一旦解密,就等于對未加密數(shù)據(jù)執(zhí)行相同操作來得到同樣的結(jié)果。
與此同時,量子計算機驗證算法也將被開發(fā)出來。因此,幾乎可以肯定的是,在與量子算法并行的同時,可能會開發(fā)新的量子證明系統(tǒng),然后通過所謂的分叉在基于區(qū)塊鏈的加密貨幣協(xié)議中實現(xiàn),以恢復(fù)和保證交易的不可變性。





