區塊鏈:量子游走：方向由量子世界中硬幣翻轉的速度決定

量子游走是經典隨機游走的量子力學模擬，是一種利用量子力學性質產生隨機過程的數學統計模型，它提供了一種先進的工具，可用于模擬高度復雜的量子系統，并在廣泛的研究領域中建立量子算法。一個突出的應用是在能夠執行任何量子計算的計算模型中，其中需要精確控制的狀態轉移。

經典隨機游走與經典的隨機游走不同，在經典算法中游走者為確定的狀態，由于狀態之間的隨機躍遷而產生隨機性，而在量子游走中，隨機性可以下述方式產生：狀態的量子疊加，非隨機，可逆的幺正進化由于狀態測量，波函數崩潰。和經典的隨機游走相比，由于量子糾纏的非定域性和量子疊加態的相位干涉，能夠以更高的速度探索目標空間。

比特幣安全專家：中本聰的大量比特幣容易成為量子計算機的目標:金色財經報道，比特幣安全專家Andreas Antonopoulos表示，中本聰的大量比特幣將很容易成為量子計算機的容易的目標。他表示，投資者應該密切關注中本聰的比特幣財富，如果這些休眠的比特幣開始移動，這很可能不是中本聰所為。[2020/12/22 16:02:12]

但是由于這樣的量子隨機性，通常難以控制量子游走的行為。比方說，拋硬幣，如果是頭，向左走一步；如果是尾，向右走一步。而在量子世界里，是立刻向兩個方向移動，像波一樣展開。這種隨機性使游走難以控制，從而使精確設計系統更加困難。

Vtoken技術團隊已著手研究抗量子密碼算法和安全協議:據官方消息，目前Vtoken技術團隊已著手研究通過抗量子密碼算法和安全協議，來抵抗量子計算機和攻擊算法對當前交易密碼體制的威脅，為下一步搭建具備抗量子能力的交易所系統預備底層密碼組件。[2020/3/9]

日本的一個研究團隊通過揭示每個量子游走的方向決策所依據的機制，介紹一種潛在地控制運動方向的方法，朝著更加受控的游走方向發展。該研究成果論文發表在最近的《自然》雜志的《科學報告》上。

聲音 | 姚前：量子計算短期不會讓區塊鏈和數字貨幣失去發展意義:國務院參事室研究員、前中國人民銀行數字貨幣研究所所長姚前發表《量子計算會讓區塊鏈和數字貨幣失去意義？會出現量子貨幣嗎？》文章，姚前表示，由于密碼學是區塊鏈的關鍵要素，是實現數字貨幣安全可信的技術基礎，因此人們不免擔憂，量子計算的發展是否會對區塊鏈和數字貨幣的安全帶來威脅，甚者有人斷言在量子計算機面前，區塊鏈不值一提。但目前看，定論尚早。一是量子計算算法（如Grover算法和Shor算法）對非對稱密碼體系的威脅較大，但對對稱密碼、哈希算法的影響相對較小。二是目前沒有證據證實或證偽量子計算機可以解決NP（Nondeterministic Polynomial，非確定性多項式）完全問題，也無法輕易地論斷在量子計算環境下，依據計算復雜性的密碼技術就沒有前途了。三是密碼學歷來是在編碼和破譯、攻擊和防守、矛和盾的對抗中發展起來，不能說有量子計算了，密碼就不行了，量子計算也有其不擅長的地方，亦可構造抗量子密碼體制，比如多變量公鑰密碼體制、基于Hash函數的數字簽名方案、基于糾錯碼的密碼體制和基于格的密碼體制等。

因此，量子計算是否讓區塊鏈和數字貨幣失去了發展意義，短期內并不好說。但有一點是肯定的，那就是隨著技術的發展，貨幣形態以及貨幣技術必然也會發生相應的改變。在量子時代，基于區塊鏈技術的加密貨幣或許將繼續存在，只不過它可能會采用更先進的抗量子密碼技術。而另外一種可能是，它將被一種新型的基于量子技術的貨幣形態替代，也就是現在學術界有人在探索的量子貨幣。[2019/12/12]

研究人員基于波粒二象性揭示游走機制，然后在設計的時間相關硬幣下使用游走機制提出量身定制的量子游走，以按需操作所需的狀態，就像在通用量子計算基元中一樣。這樣的的研究結果為控制量子游走開辟了道路。

論文第一作者、廣島大學綜合藝術與科學研究生院研究生、片山春奈說：“在我們的研究中，我們專注于確定量子游走行為的硬幣，以探索可控性。”

在經典系統中，硬幣將游走者引導到空間中：右還是左。在量子系統中，硬幣的可靠性是無限低的，因為助行器既可以作為一個粒子站立在一個空間中，又可以作為一種波在整個時間范圍內伸展開來。

片山說：“我們推出了隨時間變化的硬幣，其落在頭或尾上的概率隨時間的變化，以揭示硬幣的功能。”

研究人員發現，這種隨時間變化的硬幣可以改變游走者的位置，但是游走者的波動特性掩蓋了該硬幣控制了多少物理空間。

片山說：“我們首次成功闡明了兩個完全不同的概念的等效性，即硬幣概率的變化率和波動速度的等效性。”“這種公開的機制使我們能夠通過保留隨機過程來操縱硬幣，從而控制按需進行的量子步移，提供了創新的量子信息處理技術的核心基本要素。”

研究人員確定硬幣的翻轉速度直接影響了波浪的運動速度，從而對游走者的運動產生了一定的控制作用。

片山說：“通過這種游走機制，我們可以通過操縱硬幣的翻轉速度來定制量子游走。”“此外，我們發現通過設計硬幣可以按需實現具有所需軌跡的量子游走。我們的研究結果為控制量子游走開辟了道路。”

參考：Floquet-engineeredquantumwalks,ScientificReports(2020).DOI:10.1038/s41598-020-74418-w

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