量子计算与区块链技术的结合

 yemaosec   2018-12-28 15:56   128 人阅读  0 条评论

         来自新西兰惠灵顿维多利亚大学的两位研究人员提出了一种新的量子区块链技术,通过利用量子纠缠随着时间的推移,可以大大提高未来在量子网络上运行的区块链系统的安全性。高级作者Matt Visser是一位着名的数学家和宇宙学家,他撰写了题为“人造黑洞”和“洛伦兹虫洞”的书籍。第一作者Del Rajan是博士。Visser小组的学生。正如IEEE Spectrum所报道的, Rajan说:“以前的区块链与量子操作一起工作,但区块链本身从未量子化。“我们正在推出第一个完全量子区块链。”


       主链侧链开发交易所钱包浏览器发行交易系统场内场外白皮书支付溯源系统宠物系统 130-9888-0981  “预计到2027年全球GDP的10%可以储存在区块链技术中,”Rajan补充说。因此,寻求提高区块链网络安全性的方法至关重要。Visser和Rajan相信他们的量子区块链概念可以允许所有记录和交易的防水防篡改。两位科学家建议在不同时共存的光子之间使用“时间量子纠缠”。“量子纠缠,让爱因斯坦感到困惑的“一段距离上的鬼怪行为”,表明了在过去存在共同起源或相互作用的远程量子粒子之间的相关性。纠缠的非局部相关似乎是即时的,或者至少它比其他物理相互作用传播得快得多。特别是,研究实验室反复证实,颗粒之间的缠绕太遥远,无法交换受光速限制的信号。

未来区块链

         事实证明,探测纠缠对中的一个粒子的状态以微妙的方式影响另一个粒子的状态。而根据目前的科学共识,纠缠相关不能用于发送比光信号快的信号,纠缠的重要实际应用包括量子计算和量子密码。对于密码学来说,纠缠是一把双刃剑。一方面,基于纠缠量子位的未来量子计算机 - 可以处于经典零状态和一个状态的量子叠加中的物理量子位 - 有望打破当今最强大的密码学。量子信息技术正在被预算庞大的实体所积极追求,例如包括美国和中国在内的政府,以及包括IBM,英特尔和微软在内的科技巨头。(NIST)最近发布的一份报告指出,可能在不久的将来开发的实际量子计算机将会大大削弱(并且在某些情况下使现在无法使用)现有的密码算法。


          这可能导致需要更改或更新当今区块链系统中使用的加密技术。该报告提供了一张表格,摘自NIST 2016年“ 后量子密码术报告 ”,描述了量子计算对常用密码算法的影响。总之,RSA,椭圆曲线密码(ECDSA和ECDH)和有限域密码(DSA)应该被认为不再安全。AES,SHA-2和SHA-3应使用更大的密钥和输出大小。另一方面,虽然纠缠使强大的量子计算机可能很快破坏当今最好的密码学,但它也使量子密码学具有牢不可破的安全性,由基本量子物理学本身保证。量子密钥分发利用纠缠相关来检测窃听者拦截密码密钥的企图。

量子计算

          如果纠缠听起来很古怪,时间纠缠就会听起来更怪异。事实证明,非局部纠缠相关不仅在空间上延伸,而且还在时间上延伸。“在测量之前,测量最后一个光子影响了第一个光子的物理描述,” 在实验室首次证明这个概念的物理学家指出。“因此,'怪异的行动'正在引导系统的过去。”


          Visser和Rajan的基本想法是将数据编码在量子粒子上,MIT技术评论解释说。“这成为第一个量子块。当有更多的数据可用时,这与来自量子操作中第一个粒子的数据相结合,这个数据与第二个粒子缠绕在一起。然后丢弃前者,将第一块交易的记录与第二块相结合。来自第三个块的数据可以以相同的方式添加,创建一个链。“Visser和Rajan指出:“在我们的量子区块链中,我们可以将我们的编码过程解释为将当前记录链接到一个块中,而不是记录过去,而是记录过去的实际记录,存在了。攻击者甚至无法尝试访问以前的光子,因为它们不再存在。“因此,时间纠缠提供了比空间纠缠更大的安全利益。


       “关于过去交易的记录被编码成随时间传播的量子状态,”Rajan总结说。“这项工作可以被看作是量子时间机器,”Visser补充道。这可能听起来像科幻小说,但它有坚实的科学和现有技术实施支持。“[所有]这个设计的子系统已经被证明是通过实验实现的,”研究人员指出。创建高度安全交易网络的实际应用可能会吸引政府和企业的兴趣。量子区块链不能在今天的商业通信网络之上实现,而这些网络并不是用来处理量子信息的。然而,Visser和Rajan强调,目前正在建立全球量子网络方面取得重大进展。


         “我们已经达到了问题不再是我们是否要建立一个全球量子网络,而是什么时候以及如何实施的问题,” 最近在Nature Photonics上发表的一篇评论声称。在强大的国家行为体中,中国正在开发量子密钥分发卫星和从北京到上海两千多公里的光纤链路。在私营部门,韩国电信巨头SK电信正与瑞士量子信息公司ID Quantique合作,投资 6500万美元,为电信和物联网(IoT)市场开发量子技术。鉴于量子信息技术兴趣的激增以及Visser和Rajan的理论工作,高度安全的量子链可以在未来的量子网络上实现似乎是合理的。


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