量子区块链可以对所有记录和交易进行防水防篡改

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，通过利用跨时间的量子纠缠，可以极大地增强未来在量子网络上运行的区块链系统，并保证其安全性。

资深作家马特·维瑟（Matt Visser）也是著名的数学家和宇宙学家，他的著作有《人工黑洞》（Artificial Black Holes）和《洛伦兹虫洞》（Lorentzian Wormholes）。

IEEE Spectrum分析师 Rajan说：“虽然以前有使用量子区块链，但区块链本身从来就不是量子。”“我们正在呈现第一个完全的量子区块链。”

“预计到2027年，全球GDP的10%可以存储在区块链技术上，”Rajan补充道。因此，寻找提高区块链网络安全性的方法是至关重要的。Visser和Rajan确信，他们的量子区块链概念会允许对所有记录和交易进行防水防篡改。

这两位科学家建议在不同时共存的光子之间使用量子纠缠。

量子纠缠是困扰爱因斯坦的一种“远距离额幽灵般的行为”，它表明了有着共同起源或在过去曾发生过相互作用的远程量子粒子之间的相互关系。纠缠的非局域关联似乎是瞬间的，或者至少它比其他物理交互传播的速度要快得多。特别是在研究实验室中反复确认，由于粒子之间的纠缠太过遥远以至于不能以光速来交换信号。

结果表明，纠缠在一起的粒子的状态会以微妙的方式影响其他粒子的状态。然而，根据目前的科学共识，纠缠相关性不能用于发送比光速快的信号，而纠缠的重要实际应用包括量子计算和量子加密货币学。

对于加密货币学来说，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——经典零态和一种状态的量子叠加中的物理量子位元有望打破当今最强的加密货币技术。但是，量子信息技术是由拥有巨额预算的实体积极追求的，包括美国和中国政府，以及IBM、英特尔和微软在内的科技巨头。

美国国家标准技术研究所（NIST）最近发布的一份报告指出，在不久的将来可以开发的实用的量子计算机，将能够极大地削弱现有的加密货币计算方法。

这可能导致需要更改或更新今天的区块链系统中使用的加密技术。该报告提供了一份来自NIST 2016年“量子加密货币报告”的表格，描述了量子计算对常用加密货币算法的影响。综上所述，RSA、椭圆曲线加密学（ECDSA和ECDH）和有限域加密学（DSA）应该被人们认为是不安全的了。AES、SHA-2和SHA-3应该使用更大的计算能力。

另一方面，虽然量子纠缠使强大的量子计算机能够很快突破今天最好的加密计算能力，但它也使量子加密货币学具有无法破解的安全性，这是由量子物理本身所能够保证的。量子区块链技术利用相互纠缠的关联来检测窃听者截获加密密钥的企图。

如果量子纠缠听起来很怪异，那么时间纠缠听起来就更奇怪了。结果表明，非局域纠缠关联不仅跨越空间，而且跨越时间。

Visser和Rajan的基本思想是将数据编码在量子粒子上，麻省理工学院技术评论解释道。“这将成为第一个量子区块链。当有更多的数据可用时，这将与来自第一个粒子的数据结合在一起，在量子操作中将其与第二个粒子纠缠在一起。然后丢弃前者，使第一个事务块的记录与第二个事物块的记录进行合并。可以用同样的方式添加来自第三个块的数据，从而创建一个链。”

Visser和Rajan注：“在我们的量子区块链中，我们可以把我们的编码将当前记录链接到一个块中，而不是链接到过去的记录。攻击者甚至不能尝试访问先前的光子，因为它们已经不存在了。”因此，时间纠缠比在空间纠缠具有更大的安全效益。

Rajan总结道：“这就是将过去事务的记录被编码到一个跨时间传播的量子态中。”

“这项工作可以看作是一个量子时间机器，”Visser补充道。

这听起来可能像是科幻小说，但它得到了坚实的科学和现有技术的支持。所有设计的子系统已经被证明是实验过了的。此外，研究者表明：创建高度安全的交易网络的实际应用也可能会引起政府和公司的兴趣。

量子区块链不能在当今商业通信网络之上实现，因为这些网络不是为处理量子信息而设计的。然而，Visser和Rajan强调，目前在建立一个全球量子网络方面正在取得重大进展。

最近发表在《自然光子学》杂志上的一篇评论文章说：“我们已经到了这样的地步，所要面临的问题不再是我们是否将建立一个全球量子网络，而是何时以及如何实现它了。”

在强大的国家行动者中，中国正在研制量子密钥分配卫星和一条从北京到上海长达2000多公里的光纤线路。在私营部门，韩国电信巨头SK telecom正在投资6500万美元，与瑞士量子信息公司ID Quantique合作，为电信和物联网市场开发量子技术。

鉴于人们对量子信息技术的兴趣日益高涨，以及从Visser和Rajan的理论工作来看，在未来的量子网络中实现高度安全的量子分组链似乎是有道理的。