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量子信息技术与区块链的融合模式研究
电子技术应用
吴嘉杰1,于春霖1,李琴2,周朋1,陈岳1,曹希1,吕启闻1,赵童格1,张鲁峰1,李璇1
1.中国长城科技集团股份有限公司 中国长城研究院, 广东 深圳 518057; 2.湘潭大学 计算机学院•网络空间安全学院, 湖南 湘潭 411105
摘要:区块链与量子信息技术是近年来兴起的前沿科学技术,受到了业界广泛的关注与研究。其中区块链具有去中心化性质,以区块链为核心技术的应用在金融科技、物联网、民生与政治等诸多领域相继涌现。量子信息技术主要分为量子计算、量子通信、量子测量。其中量子计算的研究主要体现在相较于经典计算的计算优越性,量子计算的运行速度已被证明在解决某些复杂问题上远超经典计算。而在两者迅猛发展的同时,相互之间也存在亟需解决的问题。由于区块链采用的部分经典密码学技术已被证明会被量子计算破解,例如基于非对称密码体制的数字签名,导致区块链的安全受到威胁。针对此问题,已有研究表明,将量子信息技术应用于区块链,可以保护其不受量子攻击。以区块链与量子信息技术相结合为出发点,通过介绍区块链和量子计算的基本结构,以及分析区块链遭受的量子挑战并总结现有的量子解决方案,指出区块链和量子信息技术的融合可以促进区块链在量子时代良好地发展,而这也是不可阻挡的趋势。
中图分类号:TP309;TP311.13 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234253
中文引用格式:吴嘉杰,于春霖,李琴,等. 量子信息技术与区块链的融合模式研究[J]. 电子技术应用,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,中本聪在《比特币:一种点对点电子现金系统》白皮书中首次提出区块链概念[1],以去中心化、不可篡改为标志的分布式账本技术至此出现在大众的视野里。区块链的发展经历了三个阶段。首先,比特币的诞生代表区块链1.0阶段,其主要体现在加密货币领域,在此期间出现了众多的加密货币。其次,在2014年,智能合约和区块链的结合——以太坊平台的出现标志着区块链进入2.0阶段[2]。智能合约的加入使得区块链具备较强的可扩展性,并在金融领域得到广泛的应用,例如数字资产管理、外汇金融和众筹等。目前,区块链正处于3.0阶段,其应用已全面覆盖社会的各行各业,包括数字政府、金融、智慧医疗、物联网、教育等领域,区块链的作用越显重要。同时,国内外政府和大型机构等纷纷布局于区块链,推动着区块链的迅猛发展。2016年,我国发布《中国区块链技术和应用发展白皮书》,成为我国区块链在技术和应用上的导向;2019年10月,习近平总书记强调“把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口”;区块链于2021年3月作为数字经济重点产业被写入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》。国内的互联网科技企业如华为、京东、阿里和腾讯等也积极开展区块链项目,成立区块链实验室。与区块链相关的新兴企业如雨后春笋般涌现。此外,英国在2016年发布《分布式账本技术:超越区块链》报告,明确区块链的重要性;2019年,德国通过区块链战略草案,以发展区块链技术优先;Linux发起Hyperledger项目吸引众多机构参与等。区块链技术不断进行迭代更新,在未来将具备越来越大的影响力。


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