區塊鏈加密量子計算
Ⅰ 科技類ICO展望，通往信任世界的新窗口
正在舉辦的夏季達沃斯論壇，對經歷變革的經濟發展來說可謂是一樁幸事。除了持續創新、地緣經濟等傳統議題，人工智慧、區塊鏈等新技術同樣成為議論的焦點。同時，包括Hcash超級現金在內的區塊鏈企業亮相達沃斯，新興的金融模式在當下的經濟結構中開始扮演更加重要的角色。
進入2017年以來，諸如區塊鏈、ICO等新名詞迅速升溫，並有不少敢於吃螃蟹的人「一夜暴富」。相應的，有人為區塊鏈技術大唱贊歌，認為其將顛覆現有的金融領域，甚至對整個世界帶來積極影響，也有人認為區塊鏈是金融市場的達摩克利斯之劍。
無論與否，在公有鏈、私有鏈、聯盟鏈以及量子計算、抗量子密碼等加持下，區塊鏈已經成為一股洪流，並將影響每一個置身其中的人。而這到底是一場人為製造的神話，還是為我們打開了通往信任世界的新窗口？
風口上的ICO，與時間和風險賽跑
IPO是很多投資者所熟悉的名詞，中文翻譯為「首次公開發行股票融資」，在區塊鏈市場也誕生了一種類似的融資形式，即首次公開發行加密數字代幣融資，按照「Initial Crypto—Token Offerings」的縮寫，被稱之為ICO。
ICO最早出現在2014年，去年下半年開始在國內風行。據「Smith+Crown」的研究報告顯示，截至到今年6月份，ICO項目的融資高達5.6億美元，遠超過通過VC融資籌集的2.95億美元。一直被創業者捧上神壇的VC，最終成了ICO的取代對象。
原因似乎不難理解，ICO是數字貨幣和區塊鏈的產物，契合了互聯網去中心化的大趨勢，能夠將分布在全球的各類資金調動起來。比如說區塊鏈創業公司可以選擇不以公司股票或債券為融資工具，而是發行自己的數字代幣，通過眾籌的方式，交換比特幣、以太幣等主流數字貨幣，以達到融資創業目的。
當然，在外界向ICO拋出橄欖枝的同時，也有一些質疑的聲音，比如ICO公司的創新性、責任感、自律性、安全性等等。事實上，如果從時間和風險的維度來看，風口上的ICO項目可以分為三類：
第一類是金融類ICO。此類項目的客戶主要為互聯網金融，基於區塊鏈的去中心化、分布式賬本技術等來控制風險，從短期利益上來看，金融類ICO的優勢最大，當然也伴隨著更大的風險。
第二類是商業類ICO。此類項目一般對現有的區塊鏈技術進行改進，形成新的區塊鏈平台，並試圖在新平台上創建新的生態系統。中期上看，這類項目的商業推廣和研發難度相對較低。
第三類是科技類ICO。這類項目往往會提出新的技術改進，然後應用於現有的區塊鏈平台，進而在安全性、可持續性等方面達到優化和提高的目的。科技類ICO的迷人之處在於有著最強的爆發力，也需要最長的時間，卻是未來的發展趨勢，也因此吸引了更多人的關注。
可以肯定的是，虛擬貨幣存在的合理性已經被大多數認同，甚至不排除政府在未來發布虛擬貨幣的可能。相比於傳統VC，ICO的整個過程更透明且不可篡改，並產生了一種全民自治的公司治理方式。對於方興未艾的創業者而言，ICO是比VC更有吸引力的融資渠道，而對投資者來說，ICO的低進入門檻和可觀的投資回報率，或許是一塊難得的餡餅。
Hcash「超級現金」，如何重塑區塊鏈價值？
6月初的時候，高舉「重塑價值」大旗的Hcash，正式向全球發布了「HyperCash中文白皮書」，將建立一個新的底層技術平台用以鏈接各種不同的區塊鏈技術，從而讓基於信任的價值在不同的區塊鏈系統中自由流通。也正是因此，Hcash「超級現金」被視為科技類ICO的典型代表。
Hcash「超級現金」的前瞻性在於對量子計算攻擊的提前布局。這是一支由深耕大數據、雲計算以及密碼學和區塊鏈領域多年的技術專家組成，為了「超級現金」系統的設計與目標達成，Hcash獲得了闊悅科技與上海交大區塊鏈聯合創新技術的幫助，為Hcash「超級現金」，提供了抗量子密碼技術支持。誠然，作為一項被看好的科技類ICO，Hcash「超級現金」所專注的不只有流通行和兼容性，規避風險能力也是可持續性的重要保障。
目前，Hcash「超級現金」已經在全球上線公募，對於區塊鏈領域的關注著而言，不失為一件好事。
正如經濟學家張五常先生所說，經濟社會的基本規則就是產權規則，你改變了產權的規則，你就改變了整個系統。相信在眾多區塊鏈組織和公司的共同努力下，互聯網將逐步從中心化的信任進化到由演算法、數據為核心的去中心化信任。而隨著中心化的信任中介被逐漸削弱和替代，互聯網的運作方式將被以區塊鏈為代表的系統所改變。或許故事還有些遙遠，但它已經有了萌芽和初步的發展。
Ⅱ 區塊鏈使用安全如何來保證呢
區塊鏈本身解決的就是陌生人之間大規模協作問題，即陌生人在不需要彼此信任的情況下就可以相互協作。那麼如何保證陌生人之間的信任來實現彼此的共識機制呢？中心化的系統利用的是可信的第三方背書，比如銀行，銀行在老百姓看來是可靠的值得信任的機構，老百姓可以信賴銀行，由銀行解決現實中的糾紛問題。但是，去中心化的區塊鏈是如何保證信任的呢？
實際上，區塊鏈是利用現代密碼學的基礎原理來確保其安全機制的。密碼學和安全領域所涉及的知識體系十分繁雜，我這里只介紹與區塊鏈相關的密碼學基礎知識，包括Hash演算法、加密演算法、信息摘要和數字簽名、零知識證明、量子密碼學等。您可以通過這節課來了解運用密碼學技術下的區塊鏈如何保證其機密性、完整性、認證性和不可抵賴性。
基礎課程第七課 區塊鏈安全基礎知識
一、哈希演算法（Hash演算法）
哈希函數（Hash），又稱為散列函數。哈希函數：Hash(原始信息) = 摘要信息，哈希函數能將任意長度的二進制明文串映射為較短的（一般是固定長度的）二進制串（Hash值）。
一個好的哈希演算法具備以下4個特點:
1、 一一對應：同樣的明文輸入和哈希演算法，總能得到相同的摘要信息輸出。
2、 輸入敏感：明文輸入哪怕發生任何最微小的變化，新產生的摘要信息都會發生較大變化，與原來的輸出差異巨大。
3、 易於驗證：明文輸入和哈希演算法都是公開的，任何人都可以自行計算，輸出的哈希值是否正確。
4、 不可逆：如果只有輸出的哈希值，由哈希演算法是絕對無法反推出明文的。
5、 沖突避免：很難找到兩段內容不同的明文，而它們的Hash值一致（發生碰撞）。
舉例說明：
Hash(張三借給李四10萬，借期6個月) = 123456789012
賬本上記錄了123456789012這樣一條記錄。
可以看出哈希函數有4個作用：
簡化信息
很好理解，哈希後的信息變短了。
標識信息
可以使用123456789012來標識原始信息，摘要信息也稱為原始信息的id。
隱匿信息
賬本是123456789012這樣一條記錄，原始信息被隱匿。
驗證信息
假如李四在還款時欺騙說，張三隻借給李四5萬，雙方可以用哈希取值後與之前記錄的哈希值123456789012來驗證原始信息
Hash（張三借給李四5萬，借期6個月）=987654321098
987654321098與123456789012完全不同，則證明李四說謊了，則成功的保證了信息的不可篡改性。
常見的Hash演算法包括MD4、MD5、SHA系列演算法，現在主流領域使用的基本都是SHA系列演算法。SHA（Secure Hash Algorithm）並非一個演算法，而是一組hash演算法。最初是SHA-1系列，現在主流應用的是SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512演算法（通稱SHA-2），最近也提出了SHA-3相關演算法，如以太坊所使用的KECCAK-256就是屬於這種演算法。
MD5是一個非常經典的Hash演算法，不過可惜的是它和SHA-1演算法都已經被破解，被業內認為其安全性不足以應用於商業場景，一般推薦至少是SHA2-256或者更安全的演算法。
哈希演算法在區塊鏈中得到廣泛使用，例如區塊中，後一個區塊均會包含前一個區塊的哈希值，並且以後一個區塊的內容+前一個區塊的哈希值共同計算後一個區塊的哈希值，保證了鏈的連續性和不可篡改性。
二、加解密演算法
加解密演算法是密碼學的核心技術，從設計理念上可以分為兩大基礎類型：對稱加密演算法與非對稱加密演算法。根據加解密過程中所使用的密鑰是否相同來加以區分，兩種模式適用於不同的需求，恰好形成互補關系，有時也可以組合使用，形成混合加密機制。
對稱加密演算法（symmetric cryptography,又稱公共密鑰加密，common-key cryptography），加解密的密鑰都是相同的，其優勢是計算效率高，加密強度高；其缺點是需要提前共享密鑰，容易泄露丟失密鑰。常見的演算法有DES、3DES、AES等。
非對稱加密演算法（asymmetric cryptography，又稱公鑰加密，public-key cryptography），與加解密的密鑰是不同的，其優勢是無需提前共享密鑰；其缺點在於計算效率低，只能加密篇幅較短的內容。常見的演算法有RSA、SM2、ElGamal和橢圓曲線系列演算法等。 對稱加密演算法，適用於大量數據的加解密過程；不能用於簽名場景：並且往往需要提前分發好密鑰。非對稱加密演算法一般適用於簽名場景或密鑰協商，但是不適於大量數據的加解密。
三、信息摘要和數字簽名
顧名思義，信息摘要是對信息內容進行Hash運算，獲取唯一的摘要值來替代原始完整的信息內容。信息摘要是Hash演算法最重要的一個用途。利用Hash函數的抗碰撞性特點，信息摘要可以解決內容未被篡改過的問題。
數字簽名與在紙質合同上簽名確認合同內容和證明身份類似，數字簽名基於非對稱加密，既可以用於證明某數字內容的完整性，同時又可以確認來源（或不可抵賴）。
我們對數字簽名有兩個特性要求，使其與我們對手寫簽名的預期一致。第一，只有你自己可以製作本人的簽名，但是任何看到它的人都可以驗證其有效性；第二，我們希望簽名只與某一特定文件有關，而不支持其他文件。這些都可以通過我們上面的非對稱加密演算法來實現數字簽名。
在實踐中，我們一般都是對信息的哈希值進行簽名，而不是對信息本身進行簽名，這是由非對稱加密演算法的效率所決定的。相對應於區塊鏈中，則是對哈希指針進行簽名，如果用這種方式，前面的是整個結構，而非僅僅哈希指針本身。
四 、零知識證明（Zero Knowledge proof）
零知識證明是指證明者在不向驗證者提供任何額外信息的前提下，使驗證者相信某個論斷是正確的。
零知識證明一般滿足三個條件：
1、 完整性（Complteness）：真實的證明可以讓驗證者成功驗證；
2、 可靠性（Soundness）：虛假的證明無法讓驗證者通過驗證；
3、 零知識（Zero-Knowledge）：如果得到證明，無法從證明過程中獲知證明信息之外的任何信息。
五、量子密碼學（Quantum cryptography）
隨著量子計算和量子通信的研究受到越來越多的關注，未來量子密碼學將對密碼學信息安全產生巨大沖擊。
量子計算的核心原理就是利用量子比特可以同時處於多個相干疊加態，理論上可以通過少量量子比特來表達大量信息，同時進行處理，大大提高計算速度。
這樣的話，目前的大量加密演算法，從理論上來說都是不可靠的，是可被破解的，那麼使得加密演算法不得不升級換代，否則就會被量子計算所攻破。
眾所周知，量子計算現在還僅停留在理論階段，距離大規模商用還有較遠的距離。不過新一代的加密演算法，都要考慮到這種情況存在的可能性。
Ⅲ 10000年的工作量如今只要200秒，區塊鏈技術的一生之敵出現了
谷歌已經宣布開發出了世界上最強大的量子計算機，這意味著以往10000年才能完成的計算工作，量子計算機只需要200秒就可以完成。不僅如此，量子計算還將對區塊鏈的安全性造成沖擊，傳統的區塊加密技術會在未來會被量子計算降維打擊。
量子計算是基於量子理論發展出的計算機技術，量子計算機遵循物理定律，它在同一時間可以採取多種狀態並使用所有可能的計算排列方式執行任務，因此在處理數據的能力上得到了巨大提高。
傳統的計算機理論依據現有的二進制計算方式， 雖然現在測量每個晶體管選擇0或者1的時間已經能夠縮減到十億分之一秒，不過這些器件轉換狀態的速度是有限的。 隨著我們向更小、更快的集成電路發展，人類已經接觸到了這些材料的物理極限，想要從這個方面繼續提高計算機的性能並非不可能，只不過這樣做的成本和收益是不劃算的。
量子計算嘗試從另一個角度來解決這個問題，在量子計算機中， 元素粒子的電荷正負可以表示成0或1，這些粒子被稱為量子比特，它們的性質和行為構成了量子計算的基礎。
量子計算運用了量子物理的兩個最重要的原理，分別是量子疊加原理和量子糾纏原理。疊加原理將量子想像成磁場中的某個粒子，該粒子的自旋狀態既可以和自旋上升態的場相同，也可以和自旋下降態的場相反。根據量子定律，當這些粒子進入疊加態後，它可以在取0或1的基礎上完成疊加，這將使得它代表的數值發生變化。 概括地講，疊加原理讓粒子分為兩部分，一部分取0，一部分取1，比如一部分0和5個1的疊加，就會產生5。 糾纏原理指在某一點上相互作用的粒子可以成對糾纏在一起，當我們得知其中一個粒子的自旋狀態後，就可以從相反方向推斷出它同對的另一個粒子。而且，不管相關粒子之間的距離有多大，它們都可以瞬間相互作用。 糾纏原理就是指同對出現的粒子會產生相互作用，這樣的作用和粒子之間的距離無關。
量子疊加和量子糾纏讓量子計算擁有了強大的計算能力，普通計算機的兩個存儲單位只能存儲四個二進制數字（00、01、10和11）中的任意一個，而量子計算機在擁有兩個存儲單位時，可以同時存儲這四個數值。如果增加更多的量子單位，計算機的容量將會以指數方式擴展。
區塊鏈技術的加密手段依賴於密碼對，即私鑰和公鑰。 公鑰可以從私鑰的對應項計算得來，但是不能反過來推知私鑰。量子計算機能夠通過跨越量級來實現這一點，也就是由公鑰破解私鑰，最終攻破整個加密體系。
不過，現有的量子計算機還不能完全達到這樣的水平，谷歌的量子計算機目前具有53個量子比特，而想要對區塊鏈技術產生影響，至少需要1500個量子比特才能完成。但是至少從理論上講，量子計算是能夠威脅到區塊鏈技術的。
不過，想要擴展量子計算機也並非易事。雖然Shor演算法可以通過公鑰破解私鑰，但是預計在近十年這種情況是不會發生的，因為目前的技術想要從現有的量子計算機基礎上擴展30倍是非常困難的，不過科學的進步將使這一天加速到來。
雖然量子計算將重挫傳統的區塊鏈加密技術，但是它同樣帶來了新的密碼系統，也就是量子密碼學。量子密碼學利用了物理學知識，保證在不知道信息的發送接收雙方的情況下，信息不會泄露。 量子密碼不同於傳統的密碼系統，它更依賴物理學，而不是數學，這是它安全性更高的根本原因。
從本質上將，量子密碼學的基礎是利用單個粒子及其內在的量子特性發展一個牢不可破的密碼系統，在不受干擾的情況下，任何形式的量子態都不能被測量。量子密碼將採用光子傳輸密鑰，一旦密鑰被發送，就可以使用普通密鑰的方法進行編碼和解碼。 每個光子的自旋類型都代表二進制中的1或者0，一串光子將構成一個1和0組成的長字元串，這些字元串將傳遞信息。 根據物理理論，正確構建出量子密碼後，任何人都無法侵入系統。
在常規的加密技術中，破解私鑰需要找到一個數的因子，而這個數將由兩個巨大的質數的乘積構成，如果通過演算法想要計算出這個結果，你需要從宇宙誕生的那一天開始算起。但是，這種常規加密技術存在弱點，一些弱鍵將會產生漏洞，並且摩爾定律不斷提高計算機的處理能力，這些加密方法的破解雖然是困難的，但是並非不可能的。
量子密碼就避免了這些問題，密鑰被加密成一串光子，根據海森堡不確定性原理，在不改變光子的情況下，任何人都無法觀測到這些光子存儲的信息。在這種情況下，入侵者擁有的技術並不重要，因為物理學定律是難以打破的。
雖然量子計算擁有了無與倫比的速度，也可以擊破傳統的加密技術，但是它自身也非常脆弱。在量子計算的過程中，即便是最輕微的電磁波干擾，也會導致量子計算崩潰，所以量子計算機對環境的要求非常苛刻，在運行過程中需要與外界干擾完全隔離。並且，如果計算的過程中出現一個錯誤，會導致整個計算的有效性崩潰，也就是說量子計算的糾錯會導致整個計算體系失效。
量子計算對區塊鏈技術的降維打擊是必然出現的，不過這也正符合 科技 進步的道理。所以，無論是區塊鏈加密技術，還是量子計算技術，都值得人們好好研究。
Ⅳ 量子計算機距離破解密碼學技術還有很多年
Sankar Das Sarma 說：「我滿懷希望，並且堅信量子計算是一種潛在的顛覆性技術，」但量子計算機離破解密碼還差得很遠。
凝聚態理論物理學家和量子信息專家 Sankar Das Sarma 在《麻省理工 科技 評論》中指出，量子計算機距離破解基於 RSA 的密碼學還有很長的路要走。
RSA-Cryptography 利用演算法、代碼和密鑰對私人數據進行安全加密，不受第三方或黑客等惡意行為者的干擾。加密方法的一個例子是創建一個生成公共地址和私鑰的新錢包。
量子安全被視為區塊鏈和加密領域的一個主要問題，人們普遍認為，強大的量子計算機有一天會變得足夠先進，可以破解當前的密碼學問題。這可能導致價值數十億美元的數字資產被盜，或使區塊鏈技術陷入停頓。有許多項目致力於開發量子證明密碼學和區塊鏈。
Sarma 目前擔任馬里蘭大學凝聚態物質理論中心的主任，並在本周早些時候通過技術評論概述了他的想法。
這位物理學家說，他「對我最近看到的一些量子計算炒作感到不安」，並喜歡這項技術的當前狀態是「一項巨大的科學成就」。然而，這讓我們「離擁有一台可以解決任何人都關心的問題的量子計算機更近了一步」。
「這類似於嘗試使用 1900 年代初期的真空管製造當今最好的智能手機。」
這位物理學家強調了質因數分解，其中「量子計算機可以解決以指數速度比所有經典方案更快地找到大數的質因數的難題」，但破解密碼學目前遠遠超出了當前計算能力的掌握范圍。
Sarma 指出「量子比特」是一種量子對象，如電子或光子，可以增強量子計算機的能力：
「當今最先進的量子計算機具有數十個去相干（或「嘈雜」）物理量子比特。建造一台可以從這些組件中破解 RSA 代碼的量子計算機將需要數百萬甚至數十億量子比特。」
「其中只有數萬個將用於計算——所謂的邏輯量子位；其餘的將用於糾錯，補償退相干，」他補充說。
雖然 Sarma 對敲響密碼警鍾猶豫不決，但他確實指出，真正的量子計算機將「擁有今天難以想像的應用」。這與沒有人能夠預測 1947 年製造的第一個晶體管會導致這個時代的筆記本電腦和智能手機的方式相同。
「我滿懷希望，並且堅信量子計算是一種潛在的顛覆性技術，但聲稱它會在不久的將來為銷售服務或產品的真實公司帶來數百萬美元的利潤，這讓我非常困惑， 「 他說，
盡管距離危險還有一段距離，但許多公司已經在努力加強量子安全性。Cointelegraph 上個月報道稱，美國銀行業巨頭摩根大通公布了一項關於抗量子計算攻擊的量子密鑰分發區塊鏈網路的研究。
Xx 實驗室還推出了一個區塊鏈，它聲稱是一個「抗量子且注重隱私的區塊鏈生態系統」。
Ⅳ 什麼是區塊鏈加密演算法
區塊鏈加密演算法（EncryptionAlgorithm）
非對稱加密演算法是一個函數，通過使用一個加密鑰匙，將原來的明文文件或數據轉化成一串不可讀的密文代碼。加密流程是不可逆的，只有持有對應的解密鑰匙才能將該加密信息解密成可閱讀的明文。加密使得私密數據可以在低風險的情況下，通過公共網路進行傳輸，並保護數據不被第三方竊取、閱讀。
區塊鏈技術的核心優勢是去中心化，能夠通過運用數據加密、時間戳、分布式共識和經濟激勵等手段，在節點無需互相信任的分布式系統中實現基於去中心化信用的點對點交易、協調與協作，從而為解決中心化機構普遍存在的高成本、低效率和數據存儲不安全等問題提供了解決方案。
區塊鏈的應用領域有數字貨幣、通證、金融、防偽溯源、隱私保護、供應鏈、娛樂等等，區塊鏈、比特幣的火爆，不少相關的top域名都被注冊，對域名行業產生了比較大的影響。
Ⅵ 量子計算來了，區塊鏈還安全嗎
只能說量子計算來臨之前，區塊鏈是安全的，主要是誰也沒見過量子計算帶來的計算力到底有多大。
事實上在真實世界，即使實現了量子計算，如果整個網路的拓撲結構仍然按照現有的模式（這個基礎設施要更新起來可有年頭了），量子計算機也只能在幾個節點上大幅提升算力，獲取記賬權而已，所以基本上認為在量子計算普及到每一個人的個人電腦之前，應該是安全的。
Ⅶ 量子計算、人工智慧與區塊鏈
量子計算、人工智慧與區塊鏈
未來5年到10年，是全球新一輪科技革命和產業變革從蓄勢待發到群體迸發的關鍵時期。隨著全球新一輪科技革命的飛速發展，顛覆性技術革新風起雲涌，其中最引人矚目的包括量子計算、人工智慧與區塊鏈等。這些顛覆性技術與中國傳統文化有無聯系？與基礎科學（如數學、物理學）有何關系？如何客觀認識這些前沿技術？本期特刊發2018年1月獲中華人民共和國國際科學技術合作獎的美國籍理論物理學家、中國科學院外籍院士張首晟的報告。
目前，量子計算、人工智慧與區塊鏈是整個信息技術行業中最重要的三大基礎技術。在將來，要使信息技術真正能夠得到跨越發展，必須重視基礎科學，既需要物理學，又需要數學，因為物理和數學跟信息技術革命有緊密的聯系。
天使粒子」的發現改變了量子計算機的研發困境
在講量子計算之前，先講一講跟「天使粒子」有關的科學發現故事。現代很多有意思的科學發現，都跟哲學觀念的改變有所關聯，包括中華民族那些根深蒂固的古老哲學觀念。比如，好像世界從來都是正負對立的世界，有正數必有負數，有陰必有陽，有善必有惡。這種對立的世界觀，在基本粒子的物理世界裡也有呈現。
歷史上曾有一位非常偉大的理論物理學家狄拉克，他把愛因斯坦的狹義相對論和量子力學統一起來，在統一的過程中他做了一個非常簡單的數學運算，開了一個根號。在開根號的時候，始終會出現正負兩個解，一般人可能只關心「正解」，不關心「負解」。狄拉克把「負解」解釋成所有的粒子必然有反粒子，並預言所有的粒子必然有反粒子。
1928年的時候，物理界並沒有發現反粒子，大家都對他提出非常大的質疑，說他的方程肯定不對。他堅持自己的方程是對的。過了5年，他非常幸運，果然在宇宙輻射的射線裡面，物理學家找到了電子的反粒子，就是正粒子，命名為狄拉克海。
此後，基本粒子物理了有質子找到了反質子，有中子也找到了反中子，並且得到了應用。比如正電子在醫療領域裡面已經有了廣泛應用，有一種醫療測試叫PET，利用正電子和負電子可以成像，要測阿爾茲海默症，最好的辦法就是做PET。
今天，中國人對科學發展非常關心。科學發展最大的驅動力是什麼？我認為是對生活的好奇心。歷史上的理論物理學家，如牛頓，在蘋果樹底下，蘋果掉下來激發了他的靈感，萬有引力就發現了。愛因斯坦在坐電梯的時候，感覺到電梯的上下和引力的作用非常相似，由此創造了偉大的廣義相對論。
另外，科學的發展應該不迷信權威。狄拉克成為非常有名的理論物理學家後，科學家都非常堅信在世界上有粒子，必然有反粒子。但另外一位偉大的理論物理學家馬約拉納，他出於好奇心，問世界上會不會有一些粒子並沒有反粒子？他發明了馬約拉納方程，這個方程奇妙地描寫了有一種粒子沒有反粒子，或者它自己就是自己的反粒子。
後來，整個物理學界都在找夢寐以求的兩個粒子，一個粒子叫「上帝粒子」，2012年在歐洲的加速器中找到，預言它的那位物理學家希格斯得了諾貝爾獎，還有一個就是「馬約拉納費米子」。
我是做理論物理工作的，理論物理學家的工作一般是作出預言，讓實驗物理學家來測試。我的實驗小組在2010年的時候就預言了在一個組合型的器件裡面可以找到馬約拉納費米子。不過我們還需要找到一個信號能夠證明這種粒子的存在。
有一天，我想馬約拉納粒子只有一面，沒有反面，所以在某種意義上它是通常粒子的一半。我們理論小組做了大膽的預言：既然馬約拉納粒子跟通常粒子不一樣，在某種意義上它只是通常粒子的一半。所以它的電導率會不一樣，通常的粒子電導率是0、1、2、3整數倍，它必然會導致半整數倍的電導台階。我們預言它會有0.5或1/2的台階。後來我們理論小組就和實驗小組做了一個緊密的合作，做了實驗觀察，的確在0.5的地方，大家可以看到是實驗的原始圖案，在0.5的地方出現了台階，證明了馬約拉納費米子的存在。我們取名為「天使粒子」，大家非常喜歡這個名字。
「天使粒子」跟信息技術發展有什麼關系？
現在的計算機已經分成兩類，經典計算機和量子計算機。有些問題經典計算機就很容易解決，比如把兩個大的數乘起來，經典計算機可以算得很快。但一個數看能不能拆成另外兩個數的乘積，比如15可以寫成3乘以5，這個數比較小的話你自己也可以算出來。但是給你一個很大的數，經典的計算機要算這個數到底是不是兩個數的乘積需要花很長的時間，因為它用的演算法是窮舉法，把所有可能被除的數一個個除過來，最後才能確認這到底是不是兩個數的乘積，經典計算機算起來非常慢。
經典計算機只能用窮舉法，最後才算出一個答案。但量子世界是非常神奇的世界，是平行的世界。比如一個著名的試驗，如果我放出一個粒子，比如光子，它有兩個孔，要不是左邊，要不是右邊。但是量子世界有一種本真的平行在裡面，一個基本粒子在某一個瞬間同時穿過了兩個孔。要麼是左，要麼是右的話，圖像就不是顯示的圖像。
量子的世界本身是平行的。如果用量子世界來做計算的話就能夠秒算，把所有的可能性一下子算出來，因為量子世界有它本真的平行性，這是量子計算最基本的概念。但是要真正造出這個量子計算機是非常困難的，比如最基本的單位，經典計算機最基本的單位是比特，就是信息要不是0就是1，用0、1就能夠表達所有的信息，這是經典計算機的概念。但在量子世界裡面，一個粒子同時穿過左孔，又穿過右孔，處在某一種疊加的狀態。一個量子比特講不清是0還是1，它是處在0和1疊加的狀態裡面。大家聽一個比喻，薛定諤貓就處在死和活的疊加狀態裡面。這是一種非常奇妙的現象。但是由於這種基本的現象，說明一個量子的比特本身是不太穩定的，你去觀察一下周圍就知道它要不就是在左邊，要不就是在右邊，要不是0，要不就是1，任何一個雜訊就會對量子比特產生很大的干擾。
最近，量子計算機成為全球和美國著名公司特別關注的東西，谷歌、微軟、IBM、英特爾都在做投資，但根本上不能解決這個問題，因為一個量子比特是非常不穩定的，如果哪天告訴我們做了50量子比特，但關鍵的問題是有用的比特是多少，如果只有一個有用的比特，往往在這種量子計算的框架下需要10個、20個甚至40個、50個糾錯的比特來為它服務，使得量子計算很難真正實現。
但天使粒子的發現根本改變了量子計算機研發的困境，這是從量變到質變的過程。量子比特本身自帶糾錯的能力，就是我把通常一個量子比特能夠拆分成兩個天使粒子的。通常的粒子有兩面，天使粒子只有一面，所以天使粒子通常只相當於一個粒子的一半。所以通常一個量子比特就可以用兩個天使粒子來儲存它。一旦用了兩個粒子儲存它，它們在遙遠的地方，它們相互是有糾纏的。在經典世界裡面的噪音，它們相互之間是沒有糾纏的，這樣的話就沒法用雜訊來破壞由天使粒子所儲存的量子，所以這是一個革命性的改變。
所以，我在不久前在美國物理學會演講，說天使粒子是激動人心的發現，用來做量子計算機是多少比特就多少比特，不用附加糾錯的比特，自帶糾錯功能，這會對量子計算機的研製起到突飛猛進的作用。
機器人哪一天能夠做科學發現，那一天智能機器就超過人了
人工智慧作為一個基本概念，20世紀60年代就已經提出來。今天人工智慧能夠有突飛猛進的發展，主要是很多新技術的匯總。根據摩爾定律的迭代，每過18個月能夠翻倍，如果用量子計算的話，就不只是按摩爾定律18個月翻倍，而是完全從量變到質變。這些年來，人類計算能力不斷增長。互聯網和物聯網的誕生，產生大量的數據。智能演算法有突飛猛進的變化。大數據能幫機器學習。不過，人工智慧的基礎是各種數據，再好的演算法，再強大的計算機沒有數據的話也無法成為人工智慧。
人工智慧，現在雖然看到了它在突飛猛進，但我覺得還處在非常早期。為什麼這么講呢？做一個簡單的類比，比如我們曾經看到鳥飛，人也非常想飛，但早期學習飛行只是簡單仿生，在人類的手臂上綁上翅膀，這就是簡單的仿生，但真正達到飛行的境界是由於人類理解了飛行的第一性原理——空氣動力學，有了物理原理和數學方程之後就可以人為設計最佳的飛行器，現在的飛機飛得又高又快又好，但並不像鳥，這是非常核心的一點。
現在人工智慧多是在簡單地模仿人的神經元，但我們更應該思考的，是在這裡面有一個基礎科學重大突破的機會，我們要真正去理解那個智慧和智能的基本原理，這樣才能真正使人工智慧有根本性的變化。
到底用什麼樣的依據能夠真正衡量人工智慧達到人的標准？有人可能聽說過圖靈測試，圖靈測試是說人跟機器對話，但不知道對方到底是人還是機器。整個對話的過程中，你如果花了一天的時間根本感覺不出來，那就說明機器人好像已經達到人的水平。雖然圖靈是一個偉大的計算機科學家，但我並不贊同這個判斷方法。人的很多情感並不是理性的情感，要讓一個理性的機器學一個非理性的人的大腦可能並不是那麼容易。
所以我想提出一個新判斷方法，智能機器人哪一天真正擁有超越人的智力？我認為人最偉大的一點，就是我們能夠有科學的發現，哪一天機器人真能夠做科學的發現，那一天機器就超過人了。
最近我在人工智慧方面寫了一篇文章，將會在美國的科學院雜志上發表，裡面會提到，人類最偉大的科學發現，有相對論、量子力學等，在化學裡面最偉大的發現就是元素周期表的發現。智能機器在沒有任何輔導的情況下，能不能自動發現元素周期表？可不可以幫助人類發現新葯，用機器學習的辦法能否發現新材料？這些是判斷人工智慧水平的標准。
實現區塊鏈和人工智慧互相共存發展，它們會是最有價值的
在今天的世界，個人會產生出很多數據，個人的基因數據、醫療數據、教育數據、行為數據等，這是發展人工智慧特別需要的。很多數據都是掌握在中心機構裡面，沒有達到真正的去中心化。區塊鏈的產生，能夠產生一個去中心化的數據市場。
我把區塊鏈的整個理念用一句話來描寫，叫「In Math we trust」，這種理念是建築在數學基礎上的。整個區塊鏈和整個信息技術領域裡面最基礎的東西，是基礎數學，是能在數據市場裡面保護個人隱私，又能夠做出合理的統計性的計算。比如有一種非常神奇的計算方法叫零知識證明，它能夠向你證明我的數據是非常有價值的，但又不告訴你真正隱私的數據在哪兒。
有了區塊鏈之後，數據市場能夠使社會變得更加公平。現代社會最大的不公平是人們容易歧視一些少數派。但在機器學習的過程中最需要的就是那些少數派擁有的數據。如果今天機器學習的精準率達到90%了，使90%提高到99%，它需要的不是已經學過的數據，而是跟以前不一樣的數據。往往是少數的數據對機器學習來講是最有價值的。一旦我們的數據建築在區塊鏈的基礎上，再加上這些奇妙的數學演算法之後，我們就能夠擁有良性的數據市場。在這個世界裡面，達成區塊鏈和人工智慧互相共存的理念，它們是會最有價值的。
整個區塊鏈，大眾對它的認識還不是最根本的第一性原理認識。用最基本的物理學原理來講，達成共識就好比大家都同意同一個「賬本」，相當於在物理學裡面，磁鐵本來是雜亂無章的，但到了鐵磁態裡面它們指向的方向都是同一樣的。
達成共識在自然世界裡面也有，這種現象叫熵減的現象。達成共識，大家都朝一個方向的話，這個狀態的熵遠遠比雜亂無章的熵要小。達到這個共識是非常難的，因為熵總是在增的。
在區塊鏈上能達到一個共識系統都是用一種演算法，需要消耗能量。這件事情聽起來不合理，賬戶為什麼要耗費能量，但從物理學第二定理來講，這是非常合理的一件事情，因為達成共識本身是熵減，但整個世界的熵一定要增加，所以在達成共識的同時一定要把另外一些熵排除出去。這種沒有中心化的機制跟自然世界裡面磁鐵從雜亂無章的狀態達到有序的鐵磁狀態非常相像，消耗能量付出代價也是必然的趨勢。
所以理想的信息世界，是未來每個人擁有自己所有的數據，完全去中心化的儲存，這樣黑客也不可能黑每個人的數據。然後用一些加密的演算法在區塊鏈上真正能夠達到既保護個人的隱私，又能夠做出良好的計算，不會發生像Facebook中很多個人的數據被盜用那樣的事情。
今天我們要解決的量子計算、人工智慧、區塊鏈技術的問題，都是整個人類的問題，中國科學家會面臨非常大的機遇，除了要把應用科技做好，還應該有真正原創的基礎科學突破，比如上述介紹的物理和數學原理，盡管這些東西聽起來比較抽象，比如熵增原理，正負電子。世界的奇妙，正在於基礎科學能夠給整個信息技術行業提供廣闊的全新發展前景。
Ⅷ 量子計算機會破壞比特幣和互聯網嗎
- 在當前情況下，量子計算機無法幫助進行比特幣挖礦
- 轉向量子計算機不會影響挖礦速度，因為隨著價格的飆升，挖礦難度也會增加
- 確實，量子演算法的推出將使傳統的加密貨幣系統面臨風險
在目前的情況下，我們沒有這樣的量子演算法，但是如果將來我們發現它，該怎麼辦？眾所周知，比特幣旨在識別挖礦速度，並且同樣提高了挖礦難度。意味著找到演算法後難度將變得更加復雜。
實際上，現在實際上不可能使用普通計算機進行挖礦，因此礦工使用ASIC晶元來挖比特幣。當前，使用了兩種加密貨幣，RSA和橢圓曲線加密貨幣。實際上，這兩種加密貨幣方法都容易受到量子計算機的攻擊。 根據Anastasia的說法，我們只需要2500 cubits即可中斷algoant中斷EC，而需要約4000 cubit才能中斷RSA。
黑客可以識別比特幣錢包地址在當前情況下，硬分叉是不可能的，因為許多用戶丟失了他們的錢包地址和硬幣。現在，令人擔憂的因素是，量子計算機可以輕松地幫助追蹤那些丟失的錢包，而黑客可以使用此類計算機解密並獲取此類丟失的硬幣。
但是，主要的關注點是量子計算機的研究。此類計算機系統的進入將使加密貨幣系統面臨風險。該系統可能是比特幣的破壞者。
Ⅸ 為什麼說量子計算機會是比特幣的終結者
因為比特幣協議使用的是不對稱的加密貨幣，用其相應的公鑰驗證私鑰簽署的交易，以確保比特幣只能被合法所有人使用。使用當前可用計算機強制私鑰與公鑰保持一致不可行，但量子計算機卻可以解決不對稱加密貨幣的問題。
硬體和軟體的整合是這一過程的關鍵環節，量子計算能夠解決目前電腦無法解決的問題前也許還需要「數次迭代」也就是說由於現在都是基於布爾邏輯體系展開運的電子計算機。而量子原理邏輯是顛覆性的，要實現商業化需要整個量子產業鏈的完善配套和優化。其中包括硬體方面的、操作系統、軟體方面的方方面面的生態建設過程。走出實驗實到完全商用，少說也得5到10年的籌備完善過程。
Ⅹ 科技｜阿里達摩院：這十項前沿技術2020將有大突破
不久前，阿里巴巴集團前沿 科技 研究機構達摩院發布了2020十大 科技 趨勢，涵蓋了人工智慧、量子計算、區塊鏈等前沿 科技 及技術熱詞。業內認為，達摩院發布的趨勢內容 聚焦了正在走進現實生活的前沿技術，成為相關行業一種有益的展望 。
2020十大 科技 趨勢具體包括，人工智慧從感知智能向認知智能演進、計算存儲一體化突破AI算力瓶頸、工業互聯網的超融合、機器間大規模協作成為可能、模塊化降低晶元設計門檻、規模化生產級區塊鏈應用將走入大眾、量子計算進入攻堅期、新材料推動半導體器件革新、保護數據隱私的AI技術將加速落地、雲成為IT技術創新的中心。
以「保護數據隱私的AI技術將加速落地」這一趨勢為例，報告認為，數據流通所產生的合規成本越來越高。使用AI技術保護數據隱私正在成為新的技術熱點，其能夠在保證各方數據安全和隱私的同時，聯合使用方實現特定計算，解決數據孤島以及數據共享可信程度低的問題，實現數據的價值。
達摩院斷言， 科技 浪潮新十年開啟，圍繞AI、晶元、雲計算、區塊鏈、工業互聯網、量子計算等多個領域將出現顛覆性技術突破。
01 人工智慧從感知智能向認知智能演進
人工智慧已經在「聽、說、看」等感知智能領域已經達到或超越了人類水準，但在需要外部知識、邏輯推理或者領域遷移的認知智能領域還處於初級階段。認知智能將從認知心理學、腦科學及人類 社會 歷史 中汲取靈感，並結合跨領域知識圖譜、因果推理、持續學習等技術，建立穩定獲取和表達知識的有效機制，讓知識能夠被機器理解和運用，實現從感知智能到認知智能的關鍵突破。
02 機器間大規模協作成為可能
傳統單體智能無法滿足大規模智能設備的實時感知、決策。物聯網協同感知技術、5G通信技術的發展將實現多個智能體之間的協同——機器彼此合作、相互競爭共同完成目標任務。多智能體協同帶來的群體智能將進一步放大智能系統的價值：大規模智能交通燈調度將實現動態實時調整，倉儲機器人協作完成貨物分揀的高效協作，無人駕駛車可以感知全局路況，群體無人機協同將高效打通最後一公里配送。
03 計算存儲一體化突破AI算力瓶頸
馮諾伊曼架構的存儲和計算分離，已經不適合數據驅動的人工智慧應用需求。頻繁的數據搬運導致的算力瓶頸以及功耗瓶頸已經成為對更先進演算法 探索 的限制因素。類似於腦神經結構的存內計算架構將數據存儲單元和計算單元融合為一體，能顯著減少數據搬運，極大提高計算並行度和能效。計算存儲一體化在硬體架構方面的革新，將突破 AI 算力瓶頸。
04 工業互聯網的超融合
5G、IoT 設備、雲計算、邊緣計算的迅速發展將推動工業互聯網的超融合，實現工控系統、通信系統和信息化系統的智能化融合。製造企業將實現設備自動化、搬送自動化和排產自動化，進而實現柔性製造，同時工廠上下游製造產線能實時調整和協同。這將大幅提升工廠的生產效率及企業的盈利能力。對產值數十萬億乃至數百萬億的工業產業而言，提高 5%-10% 的效率，就會產生數萬億人民幣的價值。
05 模塊化降低晶元設計門檻
傳統晶元設計模式無法高效應對快速迭代、定製化與碎片化的晶元需求。以RISC-V 為代表的開放指令集及其相應的開源 SoC 晶元設計、高級抽象硬體描述語言和基於 IP 的模板化晶元設計方法，推動了晶元敏捷設計方法與開源晶元生態的快速發展。此外，基於芯粒（chiplet）的模塊化設計方法用先進封裝的方式將不同功能「晶元模塊」封裝在一起，可以跳過流片快速定製出一個符合應用需求的晶元，進一步加快了晶元的交付。
06 規模化生產級區塊鏈應用將走入大眾
區塊鏈 BaaS(Blockchain as a Service) 服務將進一步降低企業應用區塊鏈技術的門檻，專為區塊鏈設計的端、雲、鏈各類固化核心演算法的硬體晶元等也將應運而生，實現物理世界資產與鏈上資產的錨定，進一步拓展價值互聯網的邊界、實現萬鏈互聯。未來將涌現大批創新區塊鏈應用場景以及跨行業、跨生態的多維協作，日活千萬以上的規模化生產級區塊鏈應用將會走入大眾。
07 量子計算進入攻堅期
2019 年，「量子霸權」之爭讓量子計算在再次成為世界 科技 焦點。超導量子計算晶元的成果，增強了行業對超導路線及對大規模量子計算實現步伐的樂觀預期。2020 年量子計算領域將會經歷投入進一步增大、競爭激化、產業化加速和生態更加豐富的階段。作為兩個最關鍵的技術里程碑，容錯量子計算和演示實用量子優勢將是量子計算實用化的轉折點。未來幾年內，真正達到其中任何一個都將是十分艱巨的任務，量子計算將進入技術攻堅期。
08 新材料推動半導體器件革新
在摩爾定律放緩以及算力和存儲需求爆發的雙重壓力下，以硅為主體的經典晶體管很難維持半導體產業的持續發展，各大半導體廠商對於 3 納米以下的晶元走向都沒有明確的答案。新材料將通過全新物理機制實現全新的邏輯、存儲及互聯概念和器件，推動半導體產業的革新。例如，拓撲絕緣體、二維超導材料等能夠實現無損耗的電子和自旋輸運，可以成為全新的高性能邏輯和互聯器件的基礎；新型磁性材料和新型阻變材料能夠帶來高性能磁性存儲器如 SOT-MRAM 和阻變存儲器。
09 保護數據隱私的AI技術將加速落地
數據流通所產生的合規成本越來越高。使用 AI 技術保護數據隱私正在成為新的技術熱點，其能夠在保證各方數據安全和隱私的同時，聯合使用方實現特定計算，解決數據孤島以及數據共享可信程度低的問題，實現數據的價值。
10 雲成為IT技術創新的中心
隨著雲技術的深入發展，雲已經遠遠超過 IT 基礎設施的范疇，漸漸演變成所有 IT 技術創新的中心。雲已經貫穿新型晶元、新型資料庫、自驅動自適應的網路、大數據、AI、物聯網、區塊鏈、量子計算整個 IT 技術鏈路，同時又衍生了無伺服器計算、雲原生軟體架構、軟硬一體化設計、智能自動化運維等全新的技術模式，雲正在重新定義 IT 的一切。廣義的雲，正在源源不斷地將新的 IT 技術變成觸手可及的服務，成為整個數字經濟的基礎設施。