Web3 有望通过引入去中心化和代币经济概念来变革互联网。然而，这些技术依赖于加密算法，而这些算法可能容易受到量子计算突破的影响。如果没有安全保障能力，这些技术将难以发挥作用。 块链Web3 的许多底层技术可能面临风险。
让我们来看看量子计算的工作原理、它可能对区块链造成的冲击，以及降低这些风险的潜在解决方案。
量子计算最终可能会颠覆 Web3 背后的基于密码学的技术，但幸运的是，开发人员有时间开发潜在的解决方案。
什么是量子计算？
量子计算利用量子力学定律来解决经典计算机无法解决的复杂问题。这些计算机利用量子叠加、干涉和纠缠等特性，以远超受限于微电路的经典计算机的速度解决诸如整数分解之类的计算问题。
这些计算机的核心在于操控存储在量子比特（或称量子原子）上的数据——量子比特是一种带电原子，它处于两种状态之间的量子叠加态。计算机在进行计算时，会将这些原子坍缩成一种状态，并应用算法来提高它们落在“正确”状态的概率，从而实现精确计算。
虽然这项技术听起来像是遥不可及的梦想，但早在1998年，艾萨克·庄、尼尔·格申菲尔德和马克·库比内克就制造出了第一台能够执行计算的双量子比特量子计算机——而量子算法的历史则更为悠久。2019年，谷歌和NASA完成了首次在任何传统计算机上都无法实现的量子计算。
尽管取得了这些突破，但由于一些原因，量子计算机仍然难以实现。例如，它们需要氦-3（一种核研究副产品）以及由一家日本公司生产的特殊超导电缆。此外，还必须克服一些技术挑战，例如将量子比特初始化为任意值并快速读取它们。
它会如何颠覆区块链？
区块链技术依靠密码学来防止攻击者添加或修改区块。例如，比特币使用了由美国国家安全局（NSA）设计的SHA-256算法。使用传统计算机几乎不可能破解这些算法——或者更准确地说，即使使用最新的硬件，也需要数千年才能完成。
坏消息是，萨塞克斯大学的研究人员估计，一台拥有1.9亿量子比特的量子计算机只需十分钟就能破解比特币的加密技术。而一台拥有13万量子比特的量子计算机则只需一天左右就能完成这项任务。而且，近期的科学进展表明，这些能力的出现是不可避免的。
好消息是，到 2023 年，最先进的量子计算机也只会包含大约 1,000 个量子比特。虽然预测创新速度是不切实际的，但大多数研究人员认为，由于量子计算机扩展的挑战，底层加密区块链在未来 10 到 20 年内不会面临风险。
当然，这些问题并非加密货币独有。许多传统的安全协议都依赖于与区块链技术相同的加密技术。这些协议包括网站的核心安全措施或用于保护数据库记录的加密SSL技术。因此，许多人都在致力于寻找可能的解决方案。
未来可能的解决方案
大多数加密算法都是单向的：用私钥读取哈希值轻而易举，但几乎不可能用暴力破解的方式进行攻击。因此，应对计算能力提升最常见的防御方法就是增加哈希值的长度，从而增加排列组合的数量和破解难度。
当然，量子计算机未来可能会强大到足以解决所有方程式，而无需考虑哈希值的大小。因此，密码学家们已经在研究替代方案，包括基于格的方案，这种方案通过添加数学噪声来迷惑计算机。其他研究人员也在探索多元密码学、基于哈希的密码学和基于编码的密码学。
当然，切换到新的加密系统也会带来一系列风险。例如，加密货币用户可能需要升级他们的加密系统。 私钥 为了避免量子漏洞，这涉及到一些行为方面的挑战，例如强制用户升级操作系统。因此，许多区块链都在努力保持领先地位。
对 Web3 生态系统的影响
Web3 旨在利用区块链技术和代币经济引入去中心化，打破谷歌、脸书和其他科技巨头构建的Web 2.0封闭生态系统。当然，这些功能依赖于密码学，而量子计算技术的发展可能会对密码学构成威胁。
幸运的是，Web3 的几个核心项目已经在着手解决这些问题。例如，以太坊的研究人员在以太坊 3.0（Web3 的下一个迭代版本）中详细阐述了抗量子攻击的概念。 以太坊2.0 与此同时，Hyperledger基金会已开始通过其Ursa项目研究后量子密码学。
治理结构可能对量子安全构成最大的挑战之一。毕竟，大多数去中心化项目都需要大多数利益相关者达成共识才能实施变更。虽然达成一致的可能性不大，但许多此类项目都会出现采用不同方法的竞争性分支。
底线
量子计算机有望在未来几年解锁诸多新功能，包括破解现代密码算法。幸运的是，这些功能可能还需要十年甚至更长时间才能实现，这为研究人员提供了充足的时间，让他们能够开发量子安全解决方案，并保护新兴的Web3生态系统的完整性。
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