思想实验：把一台BTC矿机改成量子矿机后会发生什么？

显示全部楼层 · 发表于 2019-9-30 18:00:07

量子霸权的诞生：把一台BTC矿机改成量子矿机后会发生什么？
先搞清楚算力的单位，也就是Hash碰撞的单位，
大家都用过U盘或者硬盘存储东西，单位是KB、MB、或者GB，比如8G的小U盘，1T的硬盘说的都是存储空间，全称应该是8GB、1TB。B是Byte字节的缩写，为存储单位；如果把Byte改成Hash就成了算力单位，Hash缩写为H，数学上这几个字母代表的关系是一样的。
K=2^10=1024≈1000；KH算力是每秒猜大概1000次
M=2^10K=2^20≈10^6；MH算力是每秒猜大概100万次；
G=2^10M=2^30≈10^9；GH算力是每秒猜大概10亿次。
T=2^10G=2^40≈10^12
P=2^10T=2^50≈10^15
E=2^10P=2^60≈10^18
以此类推，单位是TH，PH，EH，Z，Y，B，N，D等等
你的私钥是256位的二进制信息，也就是有2^256种可能。
以现在市面上最新的大算力矿机来看，是50T到60T之间，单位 Hash/s.
简单粗暴的去算，这个每秒碰撞的次数，50 * 2^40 Hash/s

55T或者50T算力这个数字不好变化为2的n次方，假设为64T算力，单台矿机最高算力超过60T这个假设是可以成立的，即使是思维试验也要非常严谨地结合实际情况，64也就是2的6次方，。那么这个公式就变成如下形式:

如果量子计算机能够做到的话，如果是谷歌的53量子比特能够实现，那么每一个逻辑单元里的两种可能0和1，就变成了53种可能，从2到2^53. 单台矿机的算力就会从50 * 2^40 Hash/s

转变为

这个数字已经远远超过BTC私钥的所有可能性了，这也就是这台矿机全面改造成53量子比特计算机的样子，一瞬间直接破解。这个时间短到很难去描述（后面会讲到时间单位）。
这个数字实在是太麻烦，我们反推一下，如果我要很快破解一个私钥，就用一台矿机改造后的量子计算机，大概要多少个量子比特纠缠的量子计算机。
首先，50T=50*2^40，这是算力前文把50改成64变成了也就是一台64T的矿机，2^46H/s，这时候如果量子纠缠之后的量子比特是n，那么算力就变成了。

……此公式后面会引用
我们来找一个相对临界值。
假设2^(256-46n)=64s，也就是一分钟零四秒就破解了你的私钥，求解n。
256-46n=6 推出，n=5.435 量子比特取整数看看5和6对应的情况。
5比特量子纠缠的量子计算机（量子矿机）

如果n=5，所需要的时间就是
2^(256-46n)= 2^(256-46*5)=2^26 s
描述一下这个时间，就是
2^26 s ÷3600s ÷24h ÷365d = 2.128 年
注释：以上的s、h、d依次代表的是秒，小时，天等时间单位
也就是说5比特量子纠缠的量子计算机，2年多一点的时间就可以遍历目前所有BTC的私钥。
6比特量子纠缠的量子计算机（量子矿机）

那么如果是6比特量子纠缠的计算机呢，同样算一遍，这个时候n=6.
2^(256-46n)=2^(256-46*6)=2^(-20)s=9.5 *10^(-7)s 约等于 10^(-6)s 等于1微妙，也就是不到1微秒就可以把世界上所有的私钥的可能碰一遍。
注释：1s=1000毫秒；1毫秒=1000微妙
太可怕了！
只要增加一个比特的量子纠缠，就这么恐怖，对于一台64T的算力矿机就是一个任务从2年缩减到1秒以内。

2比特量子纠缠的量子计算机（量子矿机）
咱们再把量子比特缩小到2比特的量子纠缠看一下，这台64T算力的矿机的算力会涨到多少。

上面这个是前文出现的一台64T的矿机每秒钟的hash碰撞次数，现在n=2我们看看算力到多少了，2^92 hash每秒
算一算这是多少T的算力，1T=2^40 hash
2^92 hash÷2^40 hash=2^52T
一台矿机的算力是64 T=2^6 T，2^(52-6)=2^46台矿机，约等于10的13.8次方台矿机，有点大不太好用语言描述，下面我们看下目前的全网算力。

目前全网的算力是89.98EH/s 换算下单位是，89.98*10^6TH/s 相当于多少台64T的矿机呢？

实际上目前大厂商最新的是50-60T的BTC算力矿机，那么，如果全部换成新矿机保持这个算力是多少台呢？

全网所有的矿机加起来每秒钟发生了89.98*2^60次哈希碰撞。
89.98约等于2^6.5，所以全网算力是2^66.5 hash/s，而刚刚公式推算的2比特量子纠缠的量子矿机的算力是2^92 hash/s, 也就是比目前全网算力还大，具体算一下相当于
2^(92-66.5)=2^25.5约等于4745万个全网算力。
也就是你这一台64T的BTC矿机，外星人过来把里面的每个芯片的每个二极管全部改成2比特的量子纠缠后，你的算力就直接干到全网算力的4745万倍。
指数级增长的概念，日常是难以理解的，因为平时见到的指数级别还是不够大。做个思维试验，把一张1mm厚的纸张折叠50次有多厚？
0.001*2^50这个数字比地球到太阳的距离还远（这个拿科学计算器捣鼓一下就知道了，地球到太阳大概15000万千米）。
而量子计算的不可控制导致目前并不能有什么大的应用，毕竟半导体、二极管、芯片的工业成熟，运行稳定，如果每一个二极管逻辑上的0和1都变成了一个一个n比特的量子纠缠态去计算，这个是非常夸张的，这个算力增长不是2倍4倍几万倍，而是2的n次方倍，拿一张纸折叠下去，因为是折叠不动的所以是思维试验。

总结与展望

Google的所谓量子霸权的链接附上：https://drive.google.com/file/d/19lv8p1fB47z1pEZVlfDNPXShop082Lc-kdD/view
也就是12页的文字，回想起2008年的时候，BTC白皮书也就是短短十几页，这是不是一个很大的趋势呢？这个事情很难说，因为非常难以实现，量子态本身就是人类目前不能操控的领域。
但是，谁知道呢，爱因斯坦提出狭义相对论提出质量能量的转换公式的时候觉得这个只是理论上的东西，实现估计还要一百年。

1905年提出质能转换公式的时候，连提出者本人都不相信这个公式有什么实用价值，1945年的时候美国就直接将原子弹用于战争，四十年就把难以置信的东西扔到人类面前，直接结束世界大战。核威慑时代来临，常规战争退出世界级别战争的舞台。
未来的世界里，或许所有现在的计算和矿机，都是常规计算，不管量子计算有多么难以实现，理解量子的时候有多少槽点，如果不重视，很有可能槽点变泪点。70年国庆就要来了，我们国家在量子计算领域一直走在世界前列，不断地突破，祝福我国继续开拓创新，勇攀高峰。不夸张的讲，谁先掌握量子计算，谁就成为量子霸权，就像世界上第一个研制出原子弹的国家一样，量子霸权把现行所有的加密解密直接归于“常规”武器。
只是这个时间是10年还是40年，谁也说不准，因为这个理论到实践不是实验室做了一个化工材料要去工业化量产，而更可能是刚刚知道原子之间有个东西叫共价键就要去人工合成蛋白，中间的跨度还是非常大。
本文是一个思想实验，也是继量子秘钥分发和量子计算两篇文章之后的又一篇文章，关于量子，暂时就讲到这里，量子计算是伊甸园还是恶之花，现在都还很难讲。未来的文章还是回归现实回归区块链项目，关注眼下的行业问题。

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