量子机器学习及区块链技术导论
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1.6 量子区块链

区块链将每个交易存储在系统中,这等于事件的不可变记录。维护和确认此不可变记录所需的工作就是通常所说的挖掘,但这项技术在量子计算机时代将面临着挑战。量子时代存储区块链的解决方案需要使用一系列纠缠光子的量子区块链。纠缠是一种固有的量子效应,涉及非经典相关性,通常发生在空间上分离的量子系统之间。爱因斯坦将这种现象描述为“远距离的鬼动作”(Spooky Action at a Distance)。纠缠构成了几乎所有量子信息平台的基础,如量子计算机和量子网络。量子网络在任何两个节点之间分配量子信息,支持分布式系统执行有价值的任务,如量子密钥分发等,从而保证通信安全。

量子区块链是不可变的,即使它所包含的光子当前不在,但光子的状态仍然可读。这意味着整个区块链是可见的,但不能被“触摸”,并且唯一可以尝试篡改的条目是最新的。实际上,在这种空间纠缠的情况下,如果攻击者试图篡改任何光子,则整个区块链将立即失效。这项工作涉及时间不同的光子之间的时间纠缠,这些光子不能同时共存。

在传统区块链上增加量子密钥分发网络层可保护相关算法免受量子计算攻击,更理想的解决方案是本征量子区块链(Intrinsically Quantum Blockchain),它是由量子信息构成的,其设计已完全集成到量子网络中。与传统的区块链相比,量子区块链具有量子密钥分发层的优势以及其他潜在的量子优势。使用时间纠缠的量子区块链利用的是分离的量子系统之间的非经典相关性,目前已经可以通过各种物理环境来实现。通过将区块链编码为时间纠缠的状态,并将其集成到量子网络中,可以进行进一步的操作。使用时间纠缠的量子区块链可以被视为量子网络时间机器(Quantum Networked Time Machine)。