和大家谈谈量子信息和区块链。
最近，我花了很多时间学量子信息的知识。虽然有一点量子力学的基础，但对很多深奥的术语和原理其实并不能真正理解。从量子信息来看，最为成熟和实际应用的是量子通信的一个分支——量子密钥分发。
传统密码技术包括对称加密技术和非对称加密技术。对称密码技术的通信双方都知道同一组密钥，密码本身可以是安全的，但密钥的分发不安全。为了解决密钥分发安全的问题，产生了非对称加密技术，有一对公钥和私钥，公钥是公开的，私钥是隐秘的，有了私钥很容易拿到公钥，但有公钥却很难拿到私钥。并且用公钥加密的数据，只能用自己的私钥才能解密。这样就保证了信息传输的安全性。区块链就是采用了这样的非对称加密技术。
但非对称加密技术也不能保证绝对安全，密码学经典算法正在被量子计算所挑战。比如，经典RSA公钥加密算法，它是基于一个十分简单的数论事实：将两个大质数相乘十分容易，但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。但是RSA算法在理论上已经被量子的因数分解算法攻克了。1993年量子计算领域著名Shor算法被提出来，基于量子力学基本原理，采用Shor算法可以在多项式时间内实现大数因式分解，这直接威胁到了人们广泛使用的RSA 公钥密码体系的安全性。从那之后，人们开始致力于构建量子
计算机和开展新型密码系统的研究。2017年2月，Google公开破解了密码学的一个主要算法SHA-1。
谷歌研究人员称，只要有足够的计算力，就能实现碰撞，有效地破解SHA-1算法。攻破比特币中采用的SHA-256算法，也许指日可待。
这就是当前密码学的困境，对称密码技术本身是安全的，但输送密钥的环节是不安全的。非对称加密技术，不需要密钥输送，但它可能被数学方法破解。
量子密钥分发可能就是解决之道。量子密钥分发是一种新兴的密码学技术，它吸收了对称和非对称加密两种技术的优点，克服了它们的缺点，可以实现一种真正安全的保密通信。理论上，它是回到对称密码技术，但又取消密钥传输，能从量子层面让双方直接共享密钥。量子密钥是在双方建立通信之后，通过双方的一系列操作产生出来的。利用量子力学的特性，可以使双方同时在各自手里产生一串随机数，而且不用看对方的数据，就能确定对方的随机数序列和自己的随机数序列是完全相同的。这串随机数序列就被用作密钥。量子密钥的产生过程，同时就是分发过程。
整个量子保密通信的全过程包括两步。第一步是密钥的产生，这一步用到量子力学的特性，需要特别的方案和设备。第二步是密文的传输，这一步就是普通的通信，可以利用任何现成的通信方式和设施。
量子密钥分发技术可以建立起安全的通信密钥，通过“一次一密”的加密方式实现点对点的安全通信。这里的安全性在数学上已经获得严格证明，是传统通信迄今为止做不到的。任何截获或测量量子密钥的操作，都会改变量子状态，从而确保了两地之间通信的绝对可靠。现有的量子密钥分发技术可以实现百千米量级的量子密钥分发。所以，量子信息，一方面是让区块链技术的密码学机制面临巨大挑战，另一方，可能又提供了另外一种加密的新方式——量子密钥分发，保证了密钥的绝对安全。
当前，量子区块链已经被学术界提出来，成为学术研究领域的一个热点，它就是结合了区块链的分布式共识和量子密钥分发等技术的综合技术解决方案。所以，量子信息不是区块链的终结，反而是区块链的开始。
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