上週 Google 在量子計算領域取得突破，而社群紛紛擔憂「量子的至高無上」會打擊區塊鏈的加密機制，但是科學家開始在研究具有量子抗性的區塊鏈。
量子計算近期在技術領域引發許多關注，由於計算速度的大型進展，使得不管再複雜的方程式、物理問題，只要透過量子電腦其解決速度都比目前最厲害的超級電腦還來得快上非常多。
註：其背後原理是運用量子疊加原理，使得量子電腦可以不同於傳統電腦，利用量子位元來儲存數據，再通過量子演算法進行數據運算，使得速度可以達到傳統電腦的「數億倍」。
而據《新科學家》雜誌中的一篇論文，有提到一個名為「楓樹（Sycamore）」的量子處理器，其中包含 54 個量子位，並聲稱其已經實現了量子霸權。
該篇論文的作者，加利福尼亞大學聖巴巴拉分校的 John Martinis，也被認為已經與 Google 合作，要共同為量子電腦構建硬體。
有報導指出 Google 在量子計算領域取得突破性的發展，Google 所使用的量子電腦，僅用了三分鐘就證明「隨機產生的數字是真正隨機」，一個世界上最強大的超級電腦，需要耗費一萬年才能解開的難題。
區塊鏈的恐慌與危機到來
Google 的進展，使得區塊鏈的恐慌也接踵而來，如果區塊鏈背後的加密能夠被「量子電腦」給破解，那麼區塊鏈上的公私鑰機制，將不能再保護用戶存放於區塊鏈上的資產，也可能使分佈式帳本上的加密訊息，變得一覽無遺。
這將導致目前區塊鏈所規劃出的技術發展藍圖，以及它為企業、新創所帶來的潛力與希望，都像脆弱的瓦片一樣被量子電腦給逐個破解。
但是現在就選擇放棄區塊鏈、還有其他相關的新興技術都言之過早，因為，區塊鏈除了加密這項技術外，背後還有更多複雜的設計；此外，有一些項目正在為了量子計算時代，開發「具有量子抗性」的區塊鏈。
– 量子電腦，圖片來源：MIT Technology Review –
電子現金之父的抗量子鏈
美國的計算機與密碼學科學家 David Chaum，被大眾認為是數字現金的發行者，在 1982 年所發表的論文〈Computer Systems Established, Maintained, and Trusted by Mutually Suspicious Groups〉中，首次提到第一個關於區塊鏈協議的建議。
而在今年 8 月，David Chaum 與其團隊在柏林所舉辦 Web3 峰會中，宣佈推出自己的「抗量子鏈」並發行加密貨幣 Praxxis，一個透過採用與現存加密機制完全不同之加密技術，以達成區塊鏈中被廣泛討論的「不可能三角難題」、以及解決現存加密技術中皆存在的安全弱點。
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Shor 演算法：公私鑰機制的破壞者
目前既存的演算法中，Shor 演算法已經向世人實現了該如何從公鑰中找到對應的私鑰；更糟糕的是，Shor 演算法還能專門破解「橢圓曲線數字簽名算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，ECDSA）」，一種比特幣與以太坊都用來生成數位簽名的演算法。
而 Shor 演算法的威脅，正是在於它超越傳統技術的計算能力。
當俄羅斯量子中心的幾位研究人員，在一篇文章中明確指出區塊鏈的主要缺點：在於高度依賴單向數學函數，例如在交易驗證、創建數位簽名等等；同時他們亦指出如何透過量子電腦，以當前技術無法達成的計算能力，反計算現存的單向函數，便能操縱現有區塊鏈帳本中的交易歷史紀錄，文章內容節錄如下：
「然而在十年之內，量子電腦將能夠計算單向函數。而在保護互聯網、金融交易的區塊鏈中被廣泛部署的單向加密將立即過時。」
Praxxis 的抗量子特性
根據 David Chaum 的說法，Praxxis 項目主旨是抵禦 Shor 演算法的攻擊：透過在共識機制、區塊鏈結構內採用抗量子簽名，要與量子電腦這種區塊鏈破壞者一較高下。
Why quantum-resistance? Because we have designed Praxxis for longevity. And as such, have built it with the most secure cryptography available. It is one of the 1st blockchains to offer quantum-resistant signatures in both its consensus mechanism and coin structure
— David Chaum (@chaumdotcom) August 20, 2019
https://platform.twitter.com/widgets.js
在推特貼文中， David Chaum 另外提到在創立 Praxxis 的同時，另一個關於隱私平台的項目 Elixxir，兩者雖然各自獨立卻都有採用混合網路（Mix Networks）、盲目簽名（Blind Signatures）、保險庫系統（Vault Systems）、安全投票協議（Secure Voting Protocols）、電子現金（e-Cash）等四種技術，而這些技術亦是該團隊累計長達 40 多年的研究工作成果。
不過可惜的是，目前 Praxxis 的白皮書還尚未公開，David Chaum 表示預計會在今年年底附近公開。
Sycamore 當前的限制
同樣在 Praxxis 的官方博客中，有介紹到「量子至高無上」的特性，是指量子電腦可以解決現存二進制電腦永遠無法實現的問題。
到目前為止，現存的量子電腦只設計少量的量子位元，即使是 Google 目前所公佈的量子電腦「Sycamore」，也僅設計了 54 個位元。而 Google 在與 Intel、IBM 等科技巨頭競爭之際，同時也投身於測試名為「Bristlecone」，擁有 72 個量子位元的量子電腦。
由於具有特定 X 個量子位元的量子電腦，理論上可以同時處於多達共「 2 的 X 次方」個疊加態 ，因此毋庸置疑，量子電腦絕對有潛力以二進制電腦所望塵莫及的速度運行演算法。
但是根據美國加密貨幣研究與工程中心的研究論文表示，一台量子電腦至少要包含1500 個量子位元，才能夠進行 Shor 演算法。對比目前 Google 所發現的 Sycamore，含 1500 個量子位元的電腦可能仍需數年才能誕生，但其誕生絕非不可能。
未來的量子計算革命
這意味著什麼，在 Shor 演算法誕生的同時，如果沒有任何一個足夠強大的新「抗量子區塊鏈」存在，則區塊鏈的淘汰可能會比所有人想像的未來，還要早得多；但是無數的科學家、研究學者都仍投身在雙陣營裡，創造著技術革命。
而 Google 將自己最近的成就描述為「邁向全面量子計算的里程碑」，並且希望這個里程碑可以幫他們在未來，迅速邁向全量子計算的計劃奠定基礎。
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