如果量子计算机威胁到区块链，那么量子链可能是防御

区块链是一种数学结构，可以随着时间的推移安全地存储数据。 这个想法在比特币热潮期间声名鹊起。 比特币依靠区块链来安全地存储其相关的货币交易。

但同样的技术可以存储任何类型的数据传输数据、计算机程序的进度、智能合约等。 事实上，区块链看起来将成为 21 世纪最受欢迎的技术之一。

然而，他们有致命弱点。 标准的密码函数保证了区块链的安全性。 这些相对安全，因为破解它们需要大量的计算资源，而这些资源并不广泛。

随着强大的量子计算机的出现，这种情况似乎会发生变化。 对于这样的设备来说，破解密码保护简直就是儿戏。 但是量子计算机无法破解量子密码，因此各种团体建议在区块链中添加量子密码以确保其安全。

新西兰惠灵顿维多利亚大学的 Del Rajan 和 Matt Visser 说，有一个更好、更根本的解决方案。 量子密码学只是在标准区块链协议中添加了一个量子层。 相反，他们提议让整个区块链成为一种量子现象。

他们的想法是使用时间纠缠的量子粒子来创建区块链。 这将允许单个量子粒子以一种可以在不破坏它的情况下破译的方式对所有前辈的历史进行编码。 此类协议依赖物理定律来确保安全。 但是，这也会导致一些不寻常的副作用。 “这个分散的量子链可以被认为是一个量子网络时间机器，”Rajan 和 Visser 说。

首先是一些背景。 区块链只是一个分类帐，记录有关某些类型的货币交易的信息，例如。 交易不断添加到称为块的数据库中，但在给定时间段结束时，使用称为哈希函数的数学设备对块进行加密。 这会产生一个唯一的数字，可以用来精确地表示数据。

然后，这个唯一编号将包含在下一个区块中，并包含下一组交易。 一段时间后，使用哈希函数对所有内容进行加密以生成新的唯一编号。 这被添加到下一个块。 依此类推，创建一系列块，所有块都嵌套在最新块中，从而创建名称区块链。

任何试图篡改历史的人都需要找到一种方法来更改数据而不更改哈希函数的结果。 这在计算上极具挑战性，以至于在经典计算机中被认为是不可能的。 但是这个即将到来的量子计算机是有可能的。

因此，Rajan 和 Visser 提出了一种不同的方法，该方法依赖于区块链的完全量子版本。 他们方法的核心现象称为纠缠。 当两个量子粒子纠缠在一起时，它们共享同一个存在。 当它们在空间和时间的同一点相互作用时，就会发生这种情况。 之后量子计算机比特币破解，对一个的测量会立即影响另一个，无论距离多远。

保证安全的纠缠是非常脆弱的。 仅测量一对纠缠粒子中的一个就会立即断开链接。 因此，如果恶意用户试图干扰其中一个，则对另一个来说是显而易见的。

正如粒子可能会在空间中纠缠一样，它们也会随着时间的推移而纠缠在一起。 因此，现在存在的粒子可能会与过去存在的粒子纠缠在一起。 它的测量立即影响其前身。

这导致了一些微妙的和违反直觉的现象。 比如有一种特殊的量子感，可以影响过去。 当然，这在有严格限制的情况下是可能的。 例如量子计算机比特币破解，不可能设置一系列杀死你祖父母的事件，从而确保你永远不存在。 这个悖论是不允许的。

然而，区分因果关系确实变得更加困难。 另一个影响可能是增加可以通过时间传输的信息量。

Rajan 和 Visser 利用这种时间纠缠来产生量子区块链。 基本思想是在量子粒子上编码数据。 这成为第一个量子块。

当有更多数据可用时，这些数据将与量子操纵中来自第一个粒子的数据结合，导致第二个粒子将自己包裹在它周围。 然后前者被丢弃，第一个区块的交易记录与第二个区块合并。 来自第三个块的数据可以以相同的方式添加，创建一个链。

这条链是安全的，因为任何试图篡改它的人都会立即使它失效。 这就是量子纠缠的优势。

这种量子区块链还有另一个优势：早期的区块是完全防篡改的。 “攻击者甚至无法尝试访问以前存在的光子，”拉詹和维瑟说。 “时间纠缠比空间纠缠提供更大的安全优势。”

更重要的是，实现这项工作的大部分技术已经存在，至少在原则上是这样。 “这种设计的所有子系统都已经过实验证明，”Rajan 和 Visser 说。

这是一项有趣的工作，随着强大的量子计算机开始出现，这项工作可能会变得更加重要。 IBM 已经拥有一台 50 量子位的量子计算机，而且更强大的机器正在研发中。 他们有能力破坏对区块链的信任只是时间问题。

但是，使这种量子区块链发挥作用所需的基础设施的关键部分尚不可用：量子网络。 这是一个可以在不破坏其量子特性的情况下通过量子路由器传输量子信息的网络。 此类系统目前正在设计中，预计将在未来数月和数年内在欧洲、美国和中国推出。

事实上，构建这样一个系统的工作本质上是一项工程任务，而不是基础物理学。 因此，量子区块链成为可能只是时间问题。 当然，这个协议是否会是另外一个问题？

也许 Rajan 和 Visser 可以通过发现哪种技术将在未来最终取得胜利来充分利用他们的量子时间机器！