當今世界的技術不斷發展，新的創新、想法、技術和現有技術日新月異。量子計算是當前最傑出的發明之一。這個新一代計算機系統優於我們長期以來使用的二進制系統。

什麼是量子計算機？

量子計算機是利用量子力學原理來存儲和處理數據的系統。量子計算機不是使用傳統的數位，而是使用能夠同時以1和0的狀態共存的量子位。

兩個數位有四種可能的組合，一次只能保存一個組合，而一對量子位能夠同時存儲所有四種組合。這意味着他們能夠處理更多數據。

什麼是量子計算？

量子計算是計算機科學的一個新領域，它使用量子理論的思想來解決數學問題和運行量子模型。量子計算應用電子或光子等亞原子粒子，並將它們與量子位配對，讓這些粒子一次處於多個狀態。

這意味着相連接的量子位可利用它們的波狀量子態之間的幹擾來執行普通二進制計算機無法處理的計算。在20世紀80年代，人們發現可以使用量子算法而不是當前的二進制計算機來處理特定的計算問題，從而引入了量子計算。

量子計算能算出很多不同的可能性，並找到多個難題的可能答案。普通系統以位的形式存儲信息，而量子計算機利用量子位多維地應用1和0的量子階段存儲信息。

量子計算機如何運作？

量子計算機與傳統計算機大不相同。量子計算機不遵循我們習慣的傳統二進制位的信息處理方式，而是利用量子位處理信息。

量子位有一種稱爲疊加的狀態。這種狀態是量子系統在被測量之前同時處於多個狀態的能力。量子計算機使用多種算法來測量和觀察。用戶能使用這些算法，然後計算機會創建一個多維空間，用於存儲模式和數據點。

來源：「Towards Data Science」平台

促成量子計算機工作原理的一個主要因素是計算機的物理構造。標準的量子計算機由三個主要部分組成。第一部分是負責編程並向量子位發送指令的傳統計算機和基礎設施。

第二部分是將信號從計算機傳輸到量子位的選定方法。第三部分是用於保護量子位的存儲單元。該存儲單元必須配備穩定量子位所需的工具。存儲單元必須滿足某些需求和要求，例如達到接近絕對零度的真空室。

最後一部分是必要的，因爲量子位需要高端的維護。任何微小的問題都可能導致量子態丟失或量子位的退相幹。因此，哪怕是最輕微的振動和溫度變化都必須防止，以避免量子位丟失。

量子計算的作用

傳統的計算系統用於解決幾個問題並執行不同的計算。在這方面，量子沒有什麼不同，同樣能應對這些挑戰。量子計算有多個用例，例如人工智能、提供金融服務和復雜制造。

人工智能

與傳統系統相比，量子計算能以更快的速度分析和處理大量數據，這使其成爲應用於人工智能的更好選擇。量子計算機能夠發現傳統系統難以或不可能識別的模式，能以人類和傳統系統無法做到的方式收集、組合和重新排列現有的想法。

提供金融服務

金融業是需要量子計算機處理能力的領域之一。金融機構必須整理的大型數據集將由量子計算機處理。這讓多個金融部門受益，例如資本市場、企業融資、投資組合管理等都運用了量子計算。最後，有了量子計算的處理能力，從實時股票價格收集的大量數據將更容易傳播，因爲量子計算機在具有實時數據流的領域蓬勃興起。

復雜制造

量子計算機能從不成功的制造過程中收集大量數據集，並將它們轉化爲不同的挑戰組合。當這些與量子算法結合使用時，可以識別復雜制造過程中的哪一部分導致了產品制造出現障礙。

攻擊類型

盡管量子計算仍處於早期發展階段，但專家們已預想了這項技術在未來的潛力以及被濫用的可能性。

在不久的將來，新技術可能會引發兩次重大攻擊，這將對數字安全構成威脅。

存儲攻擊

這種攻擊是指惡意人員對易受攻擊的地址（將其公鑰存儲在區塊鏈上的錢包）發起攻擊，以竊取資金。這意味着當配備足夠的資源時，像比特幣和以太坊這樣的代幣將更容易受到量子計算機的攻擊。

也就是說，價值數千億美元的加密貨幣可能容易受到存儲攻擊。目前，量子計算機不具備執行此類攻擊所需的1000萬個量子位，但科學家預計這種計算能力將在大約10到15年內能實現。

中途攻擊

中途攻擊是指惡意行爲者嘗試在中途劫持區塊鏈交易並將資金引導至他們自己的地址。這種攻擊需要大量的計算能力，但攻擊規模和難度更大，因爲劫持必須在礦工處理交易之前完成。

科學家預測，要完成這種攻擊任務，量子計算機將需要數十億個量子位。

量子計算對加密貨幣構成威脅嗎？

目前，量子計算機的供應量這一主要威脅衡量指標表明，這一新系統目前不會對加密貨幣領域構成太大威脅。盡管量子計算的能力巨大，但只有在出現錯誤的情況下，再加上更高的計算速度，才能對加密貨幣構成威脅。

除了計算速度之外，攻擊者還需要超高的計算能力才能對存儲設施發起攻擊，而這一計算能力大約需要1000萬個量子位。

中途攻擊的規模會大得多，因爲所需的計算能力水平更高。攻擊者必須部署大量的量子計算能力才能在區塊創建時間用完之前獲得對網路的控制權。由於要攻擊所有網路節點，因而這是一項難度要高很多的任務。能實現攻擊的機會相對較小。例如，若對比特幣發起這類攻擊，攻擊者需要在幾分鍾內完成，而對以太坊則需要數十秒。

憑藉當前所需的量子計算能力，加密行業目前並未受到威脅；相反，加密行業有充分的時間想出一種不受量子攻擊影響的算法。

對量子計算的防範

目前，人們只知道量子計算可能構成的潛在威脅。加密貨幣愛好者和區塊鏈開發人員現在正在尋找保護數字貨幣世界免受量子計算機構成威脅的方法。最受歡迎的想法是格密碼。

格密碼是無論是在安全證明中還是在構造本身中都涉及格密碼學的構造。這是一種不太普遍的公鑰方案，可以同時抵御傳統計算機和量子計算機的攻擊。這是因爲它的設計基於量子計算機將無法輕鬆解決的問題。

這些問題稱爲最短向量問題(SVP)，通常需要在高維格中尋找最短向量來解決。這一領域的專家認爲，量子計算機的運行方式很難解決SVP。

在量子計算機中，只有當量子位狀態完全對齊時，才能使用疊加原理；當狀態不一致時，它必須求助於更傳統的計算方法，這就是爲什麼它不太可能成功解決SVP。

像IOTA這樣的項目已經使用了有向無環圖(DAG) 技術。據專家稱，該技術是抗量子的。與由塊構建的區塊鏈不同的是，DAG由節點和連接組成。該技術以節點的形式記錄加密交易，並且這些交易的記錄相互堆疊。

量子計算機的劣勢

大多數計算系統並非100%沒有故障，量子計算機也不例外。量子計算的一個主要缺點是，當今大多數量子計算機主要是原型，仍然體積龐大、價格昂貴且對用戶不友好。

量子計算機仍然存讓開發人員感到難以解決的初期問題。另一個主要的問題是糾纏問題：確保幾個量子位同時糾纏和確保量子過程的正確狀態一樣困難。

最後重要的一點是，量子過程的結果仍然有很高的錯誤率。如果所有這些問題都得以解決，就會出現量子計算機對加密機制造成的安全問題。巨大的計算能力將使所有當前使用的加密機制變得無效。在互聯網上進行的任何交易或任何類型的安全連接都可能被破解，從而導致被盜數據的濫用或出售。這會消除平台附帶的安全性和匿名性，從而給加密貨幣帶來問題。