《電子技術(shù)應(yīng)用》
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量子信息技術(shù)與區(qū)塊鏈的融合模式研究
電子技術(shù)應(yīng)用
吳嘉杰1,于春霖1,李琴2,周朋1,陳岳1,曹希1,呂啟聞1,趙童格1,張魯峰1,李璇1
1.中國長城科技集團(tuán)股份有限公司 中國長城研究院, 廣東 深圳 518057; 2.湘潭大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院?網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院, 湖南 湘潭 411105
摘要: 區(qū)塊鏈與量子信息技術(shù)是近年來興起的前沿科學(xué)技術(shù),受到了業(yè)界廣泛的關(guān)注與研究。其中區(qū)塊鏈具有去中心化性質(zhì),以區(qū)塊鏈為核心技術(shù)的應(yīng)用在金融科技、物聯(lián)網(wǎng)、民生與政治等諸多領(lǐng)域相繼涌現(xiàn)。量子信息技術(shù)主要分為量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量。其中量子計(jì)算的研究主要體現(xiàn)在相較于經(jīng)典計(jì)算的計(jì)算優(yōu)越性,量子計(jì)算的運(yùn)行速度已被證明在解決某些復(fù)雜問題上遠(yuǎn)超經(jīng)典計(jì)算。而在兩者迅猛發(fā)展的同時(shí),相互之間也存在亟需解決的問題。由于區(qū)塊鏈采用的部分經(jīng)典密碼學(xué)技術(shù)已被證明會(huì)被量子計(jì)算破解,例如基于非對(duì)稱密碼體制的數(shù)字簽名,導(dǎo)致區(qū)塊鏈的安全受到威脅。針對(duì)此問題,已有研究表明,將量子信息技術(shù)應(yīng)用于區(qū)塊鏈,可以保護(hù)其不受量子攻擊。以區(qū)塊鏈與量子信息技術(shù)相結(jié)合為出發(fā)點(diǎn),通過介紹區(qū)塊鏈和量子計(jì)算的基本結(jié)構(gòu),以及分析區(qū)塊鏈遭受的量子挑戰(zhàn)并總結(jié)現(xiàn)有的量子解決方案,指出區(qū)塊鏈和量子信息技術(shù)的融合可以促進(jìn)區(qū)塊鏈在量子時(shí)代良好地發(fā)展,而這也是不可阻擋的趨勢(shì)。
中圖分類號(hào):TP309;TP311.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234253
中文引用格式: 吳嘉杰,于春霖,李琴,等. 量子信息技術(shù)與區(qū)塊鏈的融合模式研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2024,50(2):1-9.
英文引用格式: Wu Jiajie,Yu Chunlin,Li Qin,et al. Research on the integration model of quantum information technology and blockchain[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(2):1-9.
Research on the integration model of quantum information technology and blockchain
Wu Jiajie1,Yu Chunlin1,Li Qin2,Zhou Peng1,Chen Yue1,Cao Xi1,Lv Qiwen1, Zhao Tongge1,Zhang Lufeng1,Li Xuan1
1.China Great Wall Research Institute, China Great wall Technology Group Co., Ltd., Shenzhen 518057, China; 2.School of Computer Science & School of Cyberspace Science, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China
Abstract: Blockchain and quantum information technology are the most cutting-edge science and technology emerging in recent years, which have received extensive attention and research in the industry. Among them, blockchain has decentralized characteristics, and applications with blockchain as the core technology have emerged in many fields such as fintech, Internet of Things, livelihood, and politics. Quantum information technology is divided into quantum computing, quantum communication, and quantum measurement. Quantum computing is mainly studied for its computational superiority compared with classical computing, and the operation speed of quantum computing has been proved to be far superior to classical computing in solving certain complex problems. While both are growing rapidly, there are issues that need to be addressed urgently. The security of blockchains is threatened because some of the classical cryptographic techniques used in blockchains have been shown to be broken by quantum computing, such as digital signatures based on asymmetric cryptographic mechanisms. To solve this problem, it has been shown that applying quantum information technology to blockchain can protect it from quantum attacks.
Key words : quantum information technology;quantum computing;blockchain;quantum blockchain

引言

2008年,中本聰在《比特幣:一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)》白皮書中首次提出區(qū)塊鏈概念[1],以去中心化、不可篡改為標(biāo)志的分布式賬本技術(shù)至此出現(xiàn)在大眾的視野里。區(qū)塊鏈的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。首先,比特幣的誕生代表區(qū)塊鏈1.0階段,其主要體現(xiàn)在加密貨幣領(lǐng)域,在此期間出現(xiàn)了眾多的加密貨幣。其次,在2014年,智能合約和區(qū)塊鏈的結(jié)合——以太坊平臺(tái)的出現(xiàn)標(biāo)志著區(qū)塊鏈進(jìn)入2.0階段[2]。智能合約的加入使得區(qū)塊鏈具備較強(qiáng)的可擴(kuò)展性,并在金融領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,例如數(shù)字資產(chǎn)管理、外匯金融和眾籌等。目前,區(qū)塊鏈正處于3.0階段,其應(yīng)用已全面覆蓋社會(huì)的各行各業(yè),包括數(shù)字政府、金融、智慧醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)、教育等領(lǐng)域,區(qū)塊鏈的作用越顯重要。同時(shí),國內(nèi)外政府和大型機(jī)構(gòu)等紛紛布局于區(qū)塊鏈,推動(dòng)著區(qū)塊鏈的迅猛發(fā)展。2016年,我國發(fā)布《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書》,成為我國區(qū)塊鏈在技術(shù)和應(yīng)用上的導(dǎo)向;2019年10月,習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)“把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口”;區(qū)塊鏈于2021年3月作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)被寫入《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》。國內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)如華為、京東、阿里和騰訊等也積極開展區(qū)塊鏈項(xiàng)目,成立區(qū)塊鏈實(shí)驗(yàn)室。與區(qū)塊鏈相關(guān)的新興企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)。此外,英國在2016年發(fā)布《分布式賬本技術(shù):超越區(qū)塊鏈》報(bào)告,明確區(qū)塊鏈的重要性;2019年,德國通過區(qū)塊鏈戰(zhàn)略草案,以發(fā)展區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)先;Linux發(fā)起Hyperledger項(xiàng)目吸引眾多機(jī)構(gòu)參與等。區(qū)塊鏈技術(shù)不斷進(jìn)行迭代更新,在未來將具備越來越大的影響力。


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作者信息:

吳嘉杰1,于春霖1,李琴2,周朋1,陳岳1,曹希1,呂啟聞1,趙童格1,張魯峰1,李璇1

1.中國長城科技集團(tuán)股份有限公司 中國長城研究院, 廣東 深圳 518057; 2.湘潭大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院?網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院, 湖南 湘潭 411105


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