最近，這個(gè)這頭狼又頻頻出現(xiàn)新動(dòng)向。有媒體報(bào)道，微軟研究人員昨天在Nature發(fā)文，給出他們發(fā)現(xiàn)天使粒子——馬約拉納費(fèi)米子（2017年7月張首晟團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)）存在的有力證據(jù)，他們?cè)谔厥獾膶?dǎo)線中將電子分為兩半，這將會(huì)大大推動(dòng)拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的研制。還有，前段時(shí)間谷歌推出的一款72量子比特的通用量子計(jì)算機(jī)。

這是物理學(xué)家用來(lái)發(fā)現(xiàn)Majorana粒子最清晰信號(hào)的裝置。中間的灰線是納米線，綠色區(qū)域是超導(dǎo)鋁條。

這些報(bào)道在向讀者暗示：量子計(jì)算機(jī)可能快要問(wèn)世，區(qū)塊鏈技術(shù)會(huì)被攻克。網(wǎng)上就流傳這樣一個(gè)觀點(diǎn)：4000量子比特“拆解”區(qū)塊鏈。

量子計(jì)算機(jī)時(shí)代是否真就意味著區(qū)塊鏈?zhǔn)チ松鎯r(jià)值？

量子物理學(xué)的世界非常詭異。

假設(shè)某幣圈大佬“投誠(chéng)”回國(guó)，有關(guān)部門(mén)找他談話(huà)問(wèn)他：交代一下某事之前你在何處？

如果按照經(jīng)典物理，該大佬不在國(guó)內(nèi)，就在國(guó)外，或者在去國(guó)外的路上。如果按照量子物理，他不在國(guó)內(nèi)，就在國(guó)外，甚至有一定概率處在國(guó)內(nèi)，也有一定概率處在國(guó)外，但是他絕對(duì)不可能在去國(guó)外的路上。

也就是說(shuō)，在量子世界里幣圈大佬能夠以詭異的狀態(tài)存在。如果真有這么個(gè)幣圈“大佬”有超能力進(jìn)入到量子物理世界，有關(guān)部門(mén)都不能夠發(fā)現(xiàn)他，因?yàn)樗谶@個(gè)世界里的每一處都不是固定的，僅僅是有一定的可能性而已。

量子物理世界還有一個(gè)有意思的現(xiàn)象是量子糾纏。

假設(shè)有關(guān)部門(mén)和幣圈大佬都是在量子物理世界的兩個(gè)粒子，不管該大佬跑到哪里，有關(guān)部門(mén)都能夠察覺(jué)到他一舉一動(dòng)。假設(shè)該幣圈大佬跟國(guó)外馬斯克很熟悉，便央求他說(shuō)：馬老弟，我花一百個(gè)比特幣助我上天去火星，可行？

馬斯克發(fā)現(xiàn)比特幣沒(méi)像最近跌的這么厲害，如李逵抱拳對(duì)宋江的樣子說(shuō)道：哥哥，現(xiàn)在天朝查得緊，這種江湖救急之事怎可推脫，別說(shuō)一百個(gè)比特幣了，兩百個(gè)也干啊。

于是大佬坐上馬斯克的火箭去殖民火星了，但就算這樣，有關(guān)部門(mén)也能發(fā)現(xiàn)該大佬的行蹤。這就是量子糾纏的神奇現(xiàn)象，兩個(gè)粒子不管在何處，哪怕宇宙盡頭都能相互影響。這就叫緣分如量子糾纏。

這些量子物理世界一些有趣的原理，而依照如此神奇的原理制造的計(jì)算機(jī)就叫量子計(jì)算機(jī)。

而回歸到量子計(jì)算機(jī)運(yùn)行的物理過(guò)程，就是單量子尺度上的原子－光子相互作用。也就是說(shuō)，量子計(jì)算機(jī)是用“原子”和光子做的。這里的“原子”既可以是天然原子，也可以是固體系統(tǒng)中的“人造原子”；光子有的在光學(xué)頻率，有的在微波頻率。

量子力學(xué)主要是微觀粒子的科學(xué)。但是在它創(chuàng)立之初，科學(xué)家們沒(méi)有能力在實(shí)驗(yàn)上控制單個(gè)微觀粒子，以至于玻爾、海森堡、薛定諤、愛(ài)因斯坦這一代前輩們只能在腦子里做單個(gè)粒子的思想實(shí)驗(yàn)，例如關(guān)著一個(gè)光子的盒子、觀測(cè)單個(gè)電子的顯微鏡之類(lèi)。真的在實(shí)驗(yàn)中做到這些一度被認(rèn)為是根本不可能。直到后來(lái)實(shí)驗(yàn)技術(shù)條件進(jìn)步后，人們才實(shí)現(xiàn)首個(gè)原子和光子之間的非破壞測(cè)量與控制。

在理論上，每一種高度可控的單量子系統(tǒng)理論上都有可以作為量子計(jì)算機(jī)的基本組成。然而在實(shí)際中，不同的物理方案的差別很大。目前主要的量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要有以下幾種：

• 離子阱
• 超導(dǎo)量子電路
• 固體缺陷（金剛石色心、碳化硅色心等）
• 半導(dǎo)體量子點(diǎn)
• 拓?fù)淞孔佑?jì)算

但是目前發(fā)展最領(lǐng)先的量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有兩種——離子阱和超導(dǎo)量子電路，而其他的量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)都存在較大的缺陷。

前文提到的，微軟研究員發(fā)現(xiàn)馬約拉納費(fèi)米子可以用來(lái)制造拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)，在目前只能說(shuō)是一種理論上的構(gòu)想。因?yàn)?，現(xiàn)在僅是發(fā)現(xiàn)了這個(gè)粒子，還不能對(duì)其進(jìn)行更有意義的量子操作。這就好比在伽利略時(shí)代有人通過(guò)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)火星，然后就開(kāi)始嚷嚷我們要登錄火星，兄弟這不現(xiàn)實(shí)啊。

盡管離子阱和超導(dǎo)量子電路方案是目前發(fā)展最好的，但這并不意味著能夠很快制造出量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算最大的麻煩在于量子測(cè)量，即使用世界最先進(jìn)的儀器測(cè)量量子都是困難重重。另外，單量子水平的測(cè)量一般都要改變粒子的量子態(tài)，甚至直接毀滅粒子。

在說(shuō)量子計(jì)算“拆解”區(qū)塊鏈之前，先給大家介紹一下目前網(wǎng)絡(luò)加密方法。

在互聯(lián)網(wǎng)上聊天、買(mǎi)東西都需要密碼技術(shù)進(jìn)行保證，而目前人們采用的大部分加密都是由一個(gè)叫RSA算法完成。這個(gè)算法原理簡(jiǎn)單解釋是，3乘以5得出15是很簡(jiǎn)單的，可反向地進(jìn)行因式分解15是3和5相乘得到的則很難。

這個(gè)3和5就相當(dāng)于用戶(hù)手中的密鑰，15就相當(dāng)于公開(kāi)密鑰。你可能會(huì)說(shuō)對(duì)15進(jìn)行因式分解有什么難的，但是區(qū)間集想告訴你，如果對(duì)400位整數(shù)進(jìn)行因式分解，即使用這個(gè)星球上最好的超級(jí)計(jì)算機(jī)也需要60萬(wàn)年才能夠算出來(lái)。

這就是現(xiàn)在區(qū)塊鏈能夠保證安全的密碼學(xué)基礎(chǔ)。但是，如果有個(gè)牛人造了一臺(tái)的量子計(jì)算機(jī)，那么確實(shí)在很短的時(shí)間內(nèi)密碼就會(huì)被攻破。比如，上面提到的對(duì)400位整數(shù)進(jìn)行質(zhì)因數(shù)分解的話(huà)，大概需要三個(gè)小時(shí)就完成。

量子計(jì)算機(jī)為什么這么快？

主要是量子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的計(jì)算思想不一樣。比如，你在微信上搜索“區(qū)間集”加關(guān)注，那么騰訊后臺(tái)收到你的指令后，有個(gè)“人”就開(kāi)始在微信數(shù)據(jù)庫(kù)里挨個(gè)找區(qū)間集，然后把結(jié)果告訴你。

但是量子計(jì)算不是。量子計(jì)算是有一群人幫你找。就好像這個(gè)“人”會(huì)分身術(shù)，瞬間裂變了成十多萬(wàn)、上百萬(wàn)人在微信數(shù)據(jù)庫(kù)里找“區(qū)間集”，效率一下子提升十多萬(wàn)倍、上百萬(wàn)倍。

不過(guò)，要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)理想，這個(gè)牛人估計(jì)至少還要花十幾年，甚至幾十年時(shí)間才能早出這樣一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。這難度和通過(guò)人造太陽(yáng)實(shí)現(xiàn)清潔能源估計(jì)不相伯仲。

那么，你可能會(huì)問(wèn)，谷歌現(xiàn)在已經(jīng)造出了72個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)，雖然離4000個(gè)量子比特有點(diǎn)差距，至少不是那么的可望而不可即吧。

確實(shí)，4000個(gè)量子比特從原理上有可能瓦解區(qū)塊鏈，并非空口妄談，但是區(qū)間集又不得不再次潑冷水，這4000個(gè)“量子比特”可不是谷歌現(xiàn)在對(duì)外宣稱(chēng)的量子比特。

普通的計(jì)算機(jī)以比特（bits）作為計(jì)算單位，即二進(jìn)制位01。例如在空中拋下一枚硬幣，要么是正面，要么是反面，只有0或1兩種可能的狀態(tài)。

量子計(jì)算機(jī)使用的是量子比特，它同樣可以設(shè)成0和1。一個(gè)量子比特可以是任何二階的量子系統(tǒng)，像是自旋和磁場(chǎng)，或是單一的光子，0和1是系統(tǒng)中可能存在的狀態(tài)，就像是光子橫向或縱向的偏振。簡(jiǎn)單的理解是，量子比特不只是01兩種狀態(tài)，而可能是00、01、10、11四種可能的狀態(tài)。

而嚴(yán)格意義上講，量子比特分為兩種：物理量子比特和邏輯量子比特。單獨(dú)的天然原子或者人造原子稱(chēng)為物理量子比特，而邏輯比特是由多個(gè)物理量子比特糾纏形成的。

雖然物理量子比特和邏輯量子比特“兩兄弟”名字只兩個(gè)字不同，但是有著天差地別的差距。物理量子比特壽命大都只有幾十微秒，只能在相干時(shí)間內(nèi)做一些簡(jiǎn)單的運(yùn)算；而邏輯量子比特的時(shí)間會(huì)遠(yuǎn)超物理量子比特的相干時(shí)間，這才能真正意義上實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。

所以，當(dāng)下量子計(jì)算最大的挑戰(zhàn)就是實(shí)現(xiàn)邏輯量子比特，而不是像谷歌、IBM等在一塊芯片上的集成多少個(gè)物理量子比特。有專(zhuān)家曾表示，目前全世界沒(méi)有任何的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)做出邏輯量子比特。對(duì)于各大科技巨頭競(jìng)爭(zhēng)物理量子比特，圖靈獎(jiǎng)得主、中科院院士姚期智曾誠(chéng)懇的評(píng)價(jià)道：

這些當(dāng)然令人興奮，但這離實(shí)用還差得很遠(yuǎn)，大家都還沒(méi)有考慮怎么糾錯(cuò)，因?yàn)樵诹孔佑?jì)算機(jī)里面糾錯(cuò)是一個(gè)非常難的問(wèn)題，我們可以看到我們現(xiàn)在走到了最后一公里，但也是非常長(zhǎng)的一段路程。

當(dāng)然，這種可能性不是沒(méi)有，如果回顧人類(lèi)技術(shù)發(fā)展歷史也證實(shí)了這點(diǎn)。

一開(kāi)始智人只會(huì)玩石頭，玩了幾十萬(wàn)年，突然之間就開(kāi)竅，開(kāi)始用自己制造的工具在地球上開(kāi)荒種地。在種了約一萬(wàn)年后，不知道哪根筋又抽了一下，到了18世紀(jì)人類(lèi)不想只種地了，開(kāi)始研究科學(xué)。于是技術(shù)第一次出現(xiàn)大爆炸，開(kāi)始了第一次工業(yè)革命。沒(méi)過(guò)多久人類(lèi)仿佛是受到上天眷顧，再次開(kāi)竅，技術(shù)第二次出現(xiàn)爆炸，開(kāi)始了第二次工業(yè)革命。到現(xiàn)在，處于第三次工業(yè)革命的進(jìn)程中。

如果人類(lèi)技術(shù)是按照線性發(fā)展，就不可能有如此多的跳躍式技術(shù)爆炸。所以不能保證人類(lèi)哪天不會(huì)又開(kāi)始“抽筋”，讓量子計(jì)算技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

但是，區(qū)間集想說(shuō)，首先這畢竟是個(gè)小概率事件；其次即使量子計(jì)算機(jī)很快被研制出來(lái)，從解決辦法的角度，大家也不用過(guò)分擔(dān)心，“攻守”是一場(chǎng)競(jìng)賽。

盡管比特幣的共識(shí)算法是利用工作量證明機(jī)制（Proof of Work），量子計(jì)算是可以瓦解這種機(jī)制，其龐大的算力可以形成算力壟斷，但這并不代表其他的區(qū)塊鏈都會(huì)被量子計(jì)算攻克。

因?yàn)楹芏嗥渌用茇泿诺墓沧R(shí)算法都不是以算力挖礦為基礎(chǔ)，例權(quán)益記賬、代表記賬、隨機(jī)記賬等。此外，還有 Paxos 和 Raft 傳統(tǒng)分布式一致性算法可以運(yùn)用，這些共識(shí)協(xié)議在很大程度上可以抵御量子計(jì)算攻擊。所以，如果量子計(jì)算確實(shí)產(chǎn)生威脅，區(qū)塊鏈可以通過(guò)切換共識(shí)協(xié)議來(lái)解決。

還有，關(guān)于量子計(jì)算機(jī)時(shí)代如何保密的問(wèn)題人們?cè)缫呀?jīng)開(kāi)始研究?，F(xiàn)在主流的方案是抗量子密碼體制，即可以防止量子計(jì)算機(jī)攻擊的密碼體制，主要包含基于編碼的算法、基于多變量多項(xiàng)式的加密算法、基于安全散列函數(shù)的算法、格加密算法等。

現(xiàn)在各國(guó)都在積極應(yīng)對(duì)量子計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)有密碼體系的威脅。特別是美國(guó)，在2015 年8 月，美國(guó)國(guó)家安全部已經(jīng)公開(kāi)宣布，啟動(dòng)抗量子計(jì)算攻擊密碼算法標(biāo)準(zhǔn)化工作，并逐步將美國(guó)信息安全遷移到“抗量子秘密時(shí)代”。

根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的計(jì)劃，預(yù)計(jì)在2022 -2023 年，完成抗量子密碼標(biāo)準(zhǔn)算法起草并發(fā)布。也就是說(shuō)，在未來(lái)的4-5年時(shí)間內(nèi)，人類(lèi)就可能擁有抗量子密碼標(biāo)準(zhǔn)算法。而這相比于于量子計(jì)算機(jī)遙遙無(wú)期的研發(fā)周期，時(shí)間無(wú)疑要提前很多。也就是說(shuō)，在量子計(jì)算時(shí)代到來(lái)之前，人們完全有時(shí)間讓區(qū)塊鏈更換新的加密方式，以應(yīng)對(duì)算力爆炸式增長(zhǎng)的挑戰(zhàn)。

所以，不論從量子計(jì)算機(jī)發(fā)展速度的角度，還是后量子時(shí)代人們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)量子計(jì)算的挑戰(zhàn)，大家都不必過(guò)分擔(dān)心，倒是有些公司用區(qū)塊鏈、量子計(jì)算等詞匯“站臺(tái)”，偽裝成“高大上的新興產(chǎn)業(yè)”是需要大家警惕。

這樣例子在資本市場(chǎng)并不鮮見(jiàn)，經(jīng)常有上市公司更換公司名稱(chēng)以博取眼球。幾年前，P2P火熱時(shí)候，有個(gè)叫多倫股份便更名匹凸匹。最近區(qū)塊鏈、量子計(jì)算大熱之后，據(jù)說(shuō)在市場(chǎng)上和區(qū)塊鏈相關(guān)的公司名稱(chēng)被炒到了8萬(wàn)元一個(gè)，甚至有公司直接叫“量子鏈”，實(shí)際上其業(yè)務(wù)和量子計(jì)算一點(diǎn)關(guān)系都沒(méi)有。

zhangnn