Web3 預計將透過引入去中心化和代幣經濟概念來改變互聯網。然而，這些技術依賴加密演算法，而這些演算法可能容易受到量子計算突破的影響。如果沒有安全保障能力，這些技術將難以發揮作用。 blockchainsWeb3 的許多底層技術可能面臨風險。
讓我們來看看量子運算的工作原理、它可能對區塊鏈造成的衝擊，以及降低這些風險的潛在解決方案。
量子運算最終可能會顛覆 Web3 背後的基於密碼學的技術，但幸運的是，開發人員有時間開發潛在的解決方案。
什麼是量子計算？
量子計算利用量子力學定律來解決經典電腦無法解決的複雜問題。這些計算機利用量子疊加、干涉和糾纏等特性，以遠超受限於微電路的經典計算機的速度解決諸如整數分解之類的計算問題。
這些電腦的核心在於操控儲存在量子位元（或稱為量子原子）上的資料——量子位元是一種帶電原子，它處於兩種狀態之間的量子疊加態。電腦在進行計算時，會將這些原子坍縮成一種狀態，並應用演算法來提高它們落在「正確」狀態的機率，從而實現精確計算。
雖然這項技術聽起來遙不可及，但早在1998年，艾薩克·莊、尼爾·格申菲爾德和馬克·庫比內克就製造出了第一台能夠執行計算的雙量子比特量子計算機——而量子演算法的歷史則更為悠久。 2019年，Google和NASA完成了首次在任何傳統電腦上都無法實現的量子計算。
儘管取得了這些突破，但由於一些原因，量子電腦仍然難以實現。例如，它們需要氦-3（一種核子研究副產品）以及由一家日本公司生產的特殊超導電纜。此外，還必須克服一些技術挑戰，例如將量子位元初始化為任意值並快速讀取它們。
它會如何顛覆區塊鏈？
區塊鏈技術依靠密碼學來防止攻擊者添加或修改區塊。例如，比特幣使用了由美國國家安全局（NSA）設計的SHA-256演算法。使用傳統計算機幾乎不可能破解這些演算法——或者更準確地說，即使使用最新的硬件，也需要數千年才能完成。
壞消息是，薩塞克斯大學的研究人員估計，一台擁有1.9億量子比特的量子電腦只需十分鐘就能破解比特幣的加密技術。而一台擁有13萬量子位元的量子電腦則只需要一天左右就能完成這項任務。而且，近期的科學進展表明，這些能力的出現是不可避免的。
好消息是，到 2023 年，最先進的量子電腦也只會包含大約 1,000 個量子位元。雖然預測創新速度是不切實際的，但大多數研究人員認為，由於量子電腦擴展的挑戰，底層加密區塊鏈在未來 10 到 20 年內不會面臨風險。
當然，這些問題並非加密貨幣獨有。許多傳統的安全協議都依賴與區塊鏈技術相同的加密技術。這些協議包括網站的核心安全措施或用於保護資料庫記錄的加密SSL技術。因此，許多人都在致力於尋找可能的解決方案。
未來可能的解決方案
大多數加密演算法都是單向的：用私鑰讀取雜湊值輕而易舉，但幾乎不可能用暴力破解的方式進行攻擊。因此，應對運算能力提升的最常見防禦方法就是增加雜湊值的長度，從而增加排列組合的數量和破解難度。
當然，量子電腦未來可能會強大到足以解決所有方程式，而無需考慮哈希值的大小。因此，密碼學家已經在研究替代方案，包括基於格的方案，這種方案透過添加數學雜訊來迷惑電腦。其他研究人員也在探索多元密碼學、基於雜湊的密碼學和基於編碼的密碼學。
當然，切換到新的加密系統也會帶來一系列風險。例如，加密貨幣用戶可能需要升級他們的加密系統。 私鑰 為了避免量子漏洞，這涉及到一些行為上的挑戰，例如強制使用者升級作業系統。因此，許多區塊鏈都在努力保持領先地位。
對 Web3 生態系的影響
Web3 旨在利用區塊鏈技術和代幣經濟引入去中心化，打破Google、臉書和其他科技巨頭建構的Web 2.0封閉生態系統。當然，這些功能依賴密碼學，而量子運算技術的發展可能會對密碼學構成威脅。
幸運的是，Web3 的幾個核心專案已經在著手解決這些問題。例如，以太坊的研究人員在以太坊 3.0（Web3 的下一個迭代版本）中詳細闡述了抗量子攻擊的概念。 以太坊2.0 同時，Hyperledger基金會已開始透過其Ursa計畫研究後量子密碼學。
治理結構可能對量子安全構成最大的挑戰之一。畢竟，大多數去中心化專案都需要大多數利害關係人達成共識才能實施變更。雖然達成一致的可能性不大，但許多此類專案都會出現採用不同方法的競爭性分支。
底線
量子電腦預計在未來幾年內解鎖許多新功能，包括破解現代密碼演算法。幸運的是，這些功能可能還需要十年甚至更長時間才能實現，這為研究人員提供了充足的時間，讓他們能夠開發量子安全解決方案，並保護新興的Web3生態系統的完整性。
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