量子计算、AI 与 DeFi：为技术范式转换做好准备

作者：Kava Labs 来源：medium

在基于 AI 驱动的风险评估相关文章中，我们已经了解了 AI 如何通过异常检测和预测分析来增强网络安全。然而，如果有另一种独立的创新性技术出现，并在去中心化金融（DeFi）领域内引发新的技术范式转换，那将会发生什么？如果这种新技术能够通过攻破加密技术来彻底颠覆 DeFi 所依赖的基础，那又会发生什么？

随着量子计算的发展，许多专家对未来也抱有担忧。从加密货币诞生初期，这些担忧就已经存在，这种担忧自加密技术诞生之初就已存在，但随着谷歌于 2024 年第四季度宣布推出其最新量子计算机芯片 Willow，这种担忧进一步加剧。

因此，在本文中，我们将探讨量子计算的原理、它对 DeFi 的潜在威胁，以及行业在未来是否应该对此保持警惕。

对比传统计算与量子计算

在探讨量子计算的威胁时，首先需要理解它与我们今天熟悉的传统计算系统有着根本性的不同。为了开始理解它，我们必须深入到数字信息的最小单位 — — 比特（bit）。比特是所有现代计算技术的基本构建模块，历史上一直用 0 或 1 来表示。

这个基础单位使得现代计算技术得以在其基础上进行结构性发展。二进制系统的强大使得我们能够建立一个坚实的基础，在此基础上可以构建更大、更复杂的系统。

量子计算通过创造这种计算单位的一种替代方案，对二进制系统的本质提出了挑战。在量子计算中，替代的量子比特（qubit）不仅在传统比特可以处于的位置上有多种可能，而且在它是否可以编码为 1 或 0 的多种真实性上也有多种可能。

叠加态

叠加态是量子计算的基石之一，但它非常抽象，对于一些人来说可能难以理解。在传统计算中，比特的状态始终是 100% 确定的，要么是 1，要么是 0。而在量子计算中，量子比特（qubit）可以同时代表 1 和 0。可以想象某个东西同时是「是」和「不是」。这在传统思维和经典模型中似乎没有多大意义。

解释这一现象最简单的方法是通过 20 世纪物理学家厄尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）以及他关于量子力学不确定性原理的理论。你可能更熟悉的是薛定谔的猫实验，其中我们被要求想象这样一种情境：一只猫被放进一个密封的盒子里，盒子里有一个盖革计数器和一块放射性物质，这块物质在衰变时会释放毒气。理论上，由于放射性物质的衰变过程是不确定的，因此猫在盒子被打开之前，技术上处于既生又死的状态，因为我们无法确定哪种状态是准确的，直到我们打开盒子亲自查看。量子比特在被强制进行计算之前，既是「活的」也是「死的」。

纠缠态

如果你还在继续阅读，恭喜你，量子计算的概念还没有让你的大脑崩溃。那么，在我们了解了量子比特是什么以及它们是如何表示的之后，我们需要进一步探讨每个量子比特内部的粒子是如何相互关联的。这就是所谓的纠缠态，它是量子计算的第二个基石。

我们已经看到了量子计算如何在类似于薛定谔猫的思想实验模型上运作。然而，量子计算在纠缠态的作用下，将这个类比推向了一个新的层次。量子计算不仅仅是同时保持两种计算状态，而是涉及到更多的情境，这些情境通过多个位置相互作用并相互改变。想象你在迷宫中导航。在传统计算中，如果你的第一条路走到了死胡同，它可以被归类为零。第二次尝试同样失败，过程会按顺序继续，直到找到正确的答案。在同样的情境下，量子计算会将所有的路线同时映射出来，每一条失败的路线和成功的路线都会影响其他所有情境的效果。

思想实验还是其他？

尽管试图理解量子计算的理论非常困难，但如果我们要考虑计算能力的创新性提升，这一点就显得至关重要。量子比特的叠加态和纠缠态使得量子计算能够处理的问题规模和速度，远远超过我们今天所能理解的任何事物。

我们在关于技术革新限制的文章中展示了现代数字信息的不同大小。从存储一份五页文档的平均字处理文件需要多少 KB，到一个三分钟的 MP3 音频文件需要多少 MB，理解数字数据的规模是理解为什么从比特到量子比特的根本构建块重构会产生如此复合效应的关键。

有了这个参照框架，我们就能开始理解量子计算的强大之处。谷歌声称，其新推出的量子芯片 Willow，将在五分钟内处理一个问题，而今天市场上最快的传统计算机需要花费十个千亿年（10 的 27 次方年）才能解决。五分钟对比 10,000,000,000,000,000,000,000,000 年，由此可见。

现代加密学的终结？

你或许已经看到，量子计算可能会开始对去中心化金融（DeFi）行业构成系统性的威胁。如此强大的计算能力正是那种可能取代支撑整个区块链生态系统的加密安全性的技术。暴力破解攻击可以瞬间揭示私钥信息，并窃取用户账户。

在我们之前的文章中提到过，人工智能与区块链的互操作性整合可能会导致一个「毒丸」效应，恶意行为者在其中运作。现在，结合这些理论与量子计算的潜力，很容易想象一个未来，在那里整个 DeFi 领域在几分钟内就会被彻底瓦解。

乐观的理由

如果你担心量子计算对 DeFi 构成的威胁，那么仍然有多个理由让你保持乐观。首先，如果你还没意识到，量子计算是极其复杂、困难且昂贵的。如今，只有极少数量子计算机存在，它们大多在 IBM、谷歌、亚马逊和阿里巴巴等公司严密监管和控制的环境中开发。这些公司并没有削弱 DeFi 加密安全的利益。因为这样做会破坏用于保护传统银行和国家防御基础设施的相同加密安全性，包括核反应堆和武器系统。

其次，我们常常低估了我们行业的重要性。目前，DeFi 领域的总价值（TVL）为 1250 亿美元，相较之下，它仍然是一个非常年轻且小规模的行业。货币市场银行的市值超过 909,647 亿美元，集成石油和天然气的市值超过 1090 亿美元。虽然这听起来可能有些悲观，但如果量子计算技术加速发展并成为威胁，攻击 DeFi 领域将是最不具吸引力的目标，因为世界上的其他一切也将同样受到攻击，甚至更加容易受到威胁。即便 DeFi 成为攻击目标，我们也将面临量子计算攻击带来的社会后果，尤其是在其他更为紧迫的领域，比如全球供应链中断、AGI（通用人工智能）或核武器部署。保护 DeFi 和私钥安全可能不再是我们最关注的问题。

此外，随着技术进步和新威胁的出现，新的解决方案也会随之而来。后量子加密（Post-Quantum Cryptography）是当前这一领域的重要议题。开发者们已经深刻意识到，如果量子计算在没有足够安全保障的情况下释放出来，它可能带来的威胁。美国国家标准与技术研究院（NIST）正在领导建立全球后量子加密标准的工作。

我们还应当认识到量子计算的出现是一个积极的力量。拥有量子计算模型所赋予的强大计算能力，将促使从太空旅行到全球物联网和人工智能整合等领域的前所未有的发现。通过我们的系列文章，我们已经看到人工智能在智能车辆、医疗突破和药物发现等方面加速创新的进程。量子计算将进一步提升和加速发现的步伐，速度甚至超越最乐观的未来学家的想象。

最后，我们应当承认，量子计算仍处于初期阶段。即使 Willow 量子计算芯片已经问世，量子计算机在现实世界中的实际应用仍然有限。要实现完全运作并与现实世界整合，量子计算机必须对当前的数字环境进行广泛的索引。将各个行业转型以抵御量子计算的威胁，或仅仅准备好迎接它带来的好处，将是社会必须克服的艰巨任务。无论量子计算的未来如何，它注定将是一条有趣且具有破坏性的道路。DeFi、人工智能和后量子加密如何应对，将成为 21 世纪最具定义性的时期之一。