量子科技
——區塊鏈最新發展趨勢分析

李振寰

一、量子技術及量子霸權對區塊鏈的影響

（一）量子計算

量子計算的研究開始于1982 年，計算首先被諾貝爾物理學獎獲得者理查德·費曼（Richard Feynman）看成是一個物理過程之后，現在已經成為世界各國緊密跟蹤的前沿學科之一①焦李成，劉若辰，慕彩紅，等. 簡明人工智能[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2019：241.。2019 年9 月15 日，合肥舉辦的新興量子技術國際會議形成了《量子信息和量子技術白皮書（合肥宣言）》，國際專家在宣言中對量子計算發展的三個階段達成了共識：第一個階段是實現“量子優越性”或稱“量子稱霸”，即量子模擬機針對特定問題的計算能力超越經典超級計算機，這一階段性目標可在近期實現；第二個階段是實現具有應用價值的專用量子模擬系統，可在組合優化、量子化學、機器學習等方面發揮效用；第三個階段是實現可編程的通用量子計算機，能在經典密碼破解、大數據搜索、人工智能等方面發揮巨大作用。實現通用可編程量子計算機還需要全世界學術界的長期艱苦努力。

量子計算是通過量子力學規律控制量子信息進行并行計算的新型計算模式，是基于量子力學方法對通用圖靈機的重新構建。經典比特具有0 和1 這兩種狀態，量子比特與經典比特的不同之處在于：一個量子比特除了可以像經典比特一樣處于0 和1 這樣的狀態之外，還可以處于既非0 又非1 的狀態，這個中間狀態成為疊加態（superposition）。量子疊加態是決定量子計算不同于經典計算的關鍵特性之一，也是量子并行計算的理論基礎。量子計算機的處理能力將隨著比特數的增長呈指數型增長，可以解決經典計算機無法解決的大規模計算難題。

（二）量子計算機

量子計算是全新的計算模型，相同位數的寄存器，量子計算機可以記錄的信息量是傳統計算機的指數倍，其運算速度和信息處理能力是經典計算機無法比擬的，可以說，量子計算機的計算時間和計算單元比傳統計算機更為迅速縝密。

根據量子計算機能同時計算多處理任務的特性，它被廣泛應用于復雜的、規模較大的任務的處理，同時對網絡安全通過量子加密也可以完成相應服務。可以說，量子計算機是目前最高效的任務處理系統。

我們將很快進入量子霸權的時代，這意味著我們將擁有經典計算機不能模擬的量子計算機，而反過來，量子計算機是可以模擬經典計算機的，任何經典計算都可以在量子計算機上進行，因此，量子計算將比經典計算更為普遍。2017 年IBM 宣布研發成功了20 位量子比特的量子計算機并且已進入付費試用階段，另外，他們成功開發的一臺50 位量子比特的原型機也為IBM 的商用化通用量子計算系統打下了堅實基礎。隨后，谷歌研制出的72 量子比特的量子芯片“Bristlecone”也為大眾所知，成為量子計算領域的里程碑。

（三）量子霸權

量子算法研究的目的是通過量子計算機加速求解，當量子計算機求解完成任務的能力超過了其他任何一種計算機完成的能力，我們就把這種現象稱為量子霸權。量子霸權是對量子計算機遠超于經典計算機的強大計算能力的描述，它的實現與否直接標志著量子計算能否從理論走向實驗甚至實踐。

2019 年9 月20 日，谷歌公司研究人員架設出一臺名為“懸鈴木”的計算機，它成功地在3 分20 秒內解決了傳統超級計算機可能耗時1 萬年才能處理的問題，這是聲稱全球首次實現了“量子霸權”的量子計算機。

（四）量子霸權對區塊鏈的影響

量子霸權對區塊鏈的第一個威脅來源于Shor 算法，它能用于破壞區塊鏈采用的RSA 加密。Shor 量子因式分解算法的時間復雜度為O(n2(logn)(loglogn))，其隨輸入大數的比特數n 的增加呈多項式級增長。這個算法對諸如RSA 和ECC 等非對稱加密算法具有致命性的潛在威脅②陳暉，霍家佳，徐兵杰，等. 密碼前沿技術——從量子不可精確克隆到DNA 完美復制[M]. 北京：國防工業出版社，2015：129.。比特幣采用基于Secp256k1 的ECDSA 算法，理論上Shor 算法可以根據給定公鑰重構出私鑰來，因而可以偽造任意的數字簽名，偽裝為區塊鏈用戶，偷竊其數字資產。在目前提出的量子算法中，Shor 算法已經發展得相當成熟，其改進和優化的空間不大。傳統密碼學理論的安全性基礎是困難數學問題的計算復雜度理論。隨著量子計算機的發展，破解傳統密碼是時間問題。這意味著區塊鏈中任何經過簽名的內容都可能被偽造，最終通過共識驗證后被上傳到區塊鏈中。此外，不僅用戶之間的交易信息會受到攻擊，構建區塊鏈的基礎設施中使用的任何加密通信都會受到攻擊，而喪失通信加密的可靠性，區塊鏈的鏈內環境將不再安全。

量子霸權對區塊鏈的第二個威脅主要來源于Grover 算法，這是一種能顯著加快函數反演的量子搜索算法。對于無序數據庫，經典算法的搜索規模隨著數據庫規模的增長而呈現線性增長態勢，Grover 算法將經典算法的搜索次數由N 減縮到，將搜索問題的完成時間縮小，實現了對無序數據庫搜索問題的二次加速。Grover 量子搜索算法的復雜度成為對稱密碼算法的巨大威脅。假如，量子計算機的性能提高1 倍，將迫使傳統對稱密碼算法的密鑰長度至少增加1 倍。假設量子計算機的性能提高1 倍的周期是1 年，那么密碼算法的密鑰長度每1 年都要增加1 倍才能維持其足夠的安全強度③同注釋②。。Grover 算法對區塊鏈的影響首先是存在篡改歷史數據的可能性。SHA-256 哈希函數破解難度減半，使得攻擊者可以通過搜索哈希碰撞來篡改區塊鏈數據，甚至替換全部鏈上數據。其次，主流工作量證明（Proof of Work，PoW）共識算法中，量子計算機利用Grover 算法可以快速找到共識解，幫助攻擊者壟斷區塊鏈記賬權，進而可以隨意破壞交易、防止其自身交易被記入區塊或者實施雙花攻擊，壟斷未來數據。Grover 算法利用量子的并行性，并不像Shor 算法一樣實現解決問題的指數加速，然而搜索算法在廣泛應用性上卻很好地彌補了這一點。Grover 算法可以作為通用算法解決現實中的很多問題，比如圖的著色問題、密碼的窮舉攻擊問題、排序問題以及最短路徑問題等。事實上，Grover 算法目前已經在光學系統和核磁共振中得到實現。

二、區塊鏈的量子信息技術相關專利態勢分析

在德溫特世界專利索引數據庫（DWPI）、世界專利文摘庫（WPABS）、中國專利全文數據庫（CNTXT）、美國專利全文數據庫（USTXT）、外國專利全文數據庫（ENTXT）中進行檢索（檢索截止日期為2022 年6 月，已合并專利同族，受專利公開滯后的影響，2021—2022 年申請量數據不完整），對檢索結果進行查全、查準驗證和去噪處理，最終獲得專利申請3024 件。

（一）申請趨勢

圖1 是區塊鏈-量子科技全球專利申請量變化趨勢圖。區塊鏈的量子信息技術專利申請出現于2014年，2014—2017 年相關的專利申請量較少，屬于區塊鏈量子信息技術的萌芽期。自2008 年中本聰提出比特幣的概念后，區塊鏈應運而生。2014 年以前，區塊鏈技術的研究主要圍繞區塊鏈在應用層的發展，2014 年起，各創新主體意識到區塊鏈技術的優勢，開始對區塊鏈底層技術進行研究，但大多借力于經典計算機實現。2017 年，量子區塊鏈和量子計算機技術取得新進展。2017 年5 月，俄羅斯量子中心研究人員測試首個量子區塊鏈系統，用量子技術來保障區塊鏈的安全，也就是說，這種全新的區塊鏈加密方法利用的恰恰是對區塊鏈本身造成安全威脅的量子計算技術。該團隊認為，成熟的量子計算機既可以攻克任何使用傳統密碼技術保存的信息，也可以被用來和區塊鏈技術結合，提升密碼保護的安全等級。首個量子區塊鏈的誕生為區塊鏈技術研發帶來了新鮮血液，自2017年起，量子區塊鏈的專利申請量相較2017 年以前呈現指數型增長。同時，鑒于數據存儲安全性和私密性對于區塊鏈研究的重要性，區塊鏈的量子信息技術應用于信息安全和加密等領域的研究如火如荼，隨即而來的是相關專利申請量迅速攀升，2020 年申請量激增至將近1000 件。這一階段，量子計算機技術迅速發展，技術培育逐漸成型，為量子信息在區塊鏈中的應用發展積蓄了能量。隨著區塊鏈量子信息技術大量申請被提出，整個行業呈現良好的發展態勢。

圖1 全球區塊鏈-量子科技相關專利申請量走勢

（二）技術來源國/地區

在全球區塊鏈量子科技的專利申請中，中國專利申請量遠超其他國家和地區，占比約35%，美國的專利申請量緊隨其后，占比約21%，隨后分別是韓國、日本、歐洲等，相對于中美兩國申請量占比較少。中國作為全球最大的技術來源國，研發主體看好區塊鏈的發展前景，量子科技的相關研究也處于世界前列，使得中國一躍成為全球專利申請量第一的國家。美國作為全球第二技術來源地，區塊鏈和量子科技的研究起步較早，其相關研發力量也有大量的積極投入。中美兩國擁有實力強大的互聯網企業和金融企業，對于超大數據量的區塊鏈應用頗為廣泛，同時對于區塊鏈安全保持高度的重視，可以預見，未來在區塊鏈量子科技方面的專利申請會持續增長。

（三）主要申請人

圖2 所示是區塊鏈量子信息技術全球范圍內申請量排名前十的主要申請人。從申請人的分布情況來看，阿里巴巴是該領域申請量最大的創新主體，共有624 件申請，申請量相比其他申請人的申請量尤為突出。排名第二到第四的美國PSTG 公司、IBM 公司、美國運通公司申請量差距不大，緊隨其后的是國內的如般量子科技有限公司、北京百度網訊科技有限公司、騰訊科技有限公司、成都量安區塊鏈科技有限公司、矩陣元技術（深圳）有限公司和平安科技（深圳）有限公司，申請量較少且差距也不明顯。由此可見，國外在區塊鏈量子科學技術領域的研究較為分散，多家科技公司的研究發展基本齊頭并進，而國內在區塊鏈量子科 技領域的研究和發展以阿里巴巴等大型互聯網公司為首。

圖2 全球主要申請人申請量分布

三、技術構成及典型專利

區塊鏈量子科技的專利申請主要涉及支付協議、風險分析、密鑰分配、數據訪問控制規則和其他。通過對檢索到的專利文獻進行標引，可以得到區塊鏈量子科技的技術構成（如圖3 所示），其中涉及支付協議（G06Q）、密鑰分配（H04L）的專利申請幾乎占比2/3，可見專利申請人在區塊鏈量子科技應用與提升區塊鏈安全性方面較為關注。同時，涉及保護數據存取訪問的專利申請占比26%，因為量子計算機獨有的超強的計算速度和數據容量，使其在區塊鏈的應用中具有得天獨厚的先天優勢，隨之而來的安全性問題也備受關注，大量的專利申請致力于抵抗量子計算的攻擊。通過梳理檢索到的區塊鏈量子科技的典型專利可以獲得技術演進路線。

圖3 全球區塊鏈量子科技專利技術構成

（一）融合量子信息技術的區塊鏈

區塊鏈作為一種普適性技術框架，已在數字金融、物聯網、智能制造等多個領域引發深刻變革。量子區塊鏈是以量子信息的物理性質作為建立基礎，依據量子密碼術建立的區塊鏈，隨后出現了基于量子區塊鏈網絡的各類應用方案，例如匿名投票（CN110602 077A）、建立微網群中節點間碳配額交易架構（CN1146 62957A）、無線供電的交易系統（CN114514549A）等。其中，量子計算區塊鏈在支付協議方面的應用尤為突出。量子計算機的出現，導致區塊鏈底層安全支撐技術之一的傳統公鑰密碼的安全性受到嚴峻的挑戰。針對量子計算帶來的公鑰密碼安全性的問題，CN1093 77229A 提供了一種交易共識方法、節點及區塊鏈系統。基于共享密鑰進行共識，區塊鏈系統中的任一節點針對預設時間段內自身發起及其他節點發起的各交易的交易信息，校驗交易內容的有效性，生成包括預設時間段內各交易內容及其有效性校驗結果的自身私有值，針對各其他節點，利用與當前其他節點間唯一的共享密鑰加密自身的私有值并廣播所得密文，利用該共享密鑰根據當前其他節點廣播的密文獲得其私有值，基于自身及各其他節點的私有值，針對待生成的新區塊與各其他節點達成共識，新區塊由所有誠實節點生成以獲得預設時間段內各有效的交易內容，不同誠實節點的私有值相同。CN110517040A 提供了一種基于群組非對稱密鑰池的抗量子計算區塊鏈保密交易方法，參與的交易發起方和交易驗證方均為區塊鏈中的用戶，各用戶配置有相同的密鑰卡，密鑰卡內存儲有群組非對稱公鑰池、群組非對稱私鑰池、用戶非對稱公鑰池、用戶公鑰指針隨機數和用戶私鑰，使用簽密方法對區塊鏈交易輸入數據和輸出數據進行簽密，取代現有的先簽名后加密的方式，可以很大程度上縮短現有的簽名和加密過程中的簽名時間和簽名長度。CN110690964A 提供的量子服務區塊鏈的創建方法，使得記賬節點廣播當前區塊的信息集合；目標量子網絡的量子節點創建當前節點中繼狀態并進行數字簽名，把它作為一個當前交易并發送給記賬節點；當前記賬節點封裝當前區塊。這一方法通過把量子節點中繼狀態存放到區塊鏈上，實現量子密鑰中繼功能與量子網絡的分離和分布式管理，解決了量子中繼鏈路并發沖突問題，降低了量子中繼密鑰的安全管理風險，提升了量子密鑰的服務效率。

（二）應對量子霸權對區塊鏈的影響

一旦量子計算技術成熟，勢必動搖“數據可信上鏈”的技術根基，進而導致在此基礎之上建立的所有業務都會受到巨大質疑。為保護區塊鏈在量子攻擊下的安全性，業界專家和學者正加緊研究抗量子區塊鏈方案，以抵抗量子計算機對現有密碼算法攻擊針對目前區塊鏈的漏洞。采用抗量子密碼學代替傳統密碼學算法，基于量子密碼學提供無條件安全性，即，在敵手具有無限算力的條件下仍然保證安全。目前主流的抗量子密碼方案包括：基于哈希的密碼學方案（LMS、XMSS、SPHINCS、NSW 等）、基于編碼的密碼學方案（CFS、QUARTZ 等）、基于格的密碼學方案（GPU、LYU、BLISS、RING-TESLA、DILITHIUM、NTRU等）、基于多元變量的密碼學方案（RAINBOW 等）以及基于超奇異橢圓曲線同源密碼方案等。

CN109547461A 公開了基于P2P 對稱密鑰池的抗量子計算區塊鏈保密交易系統及方法，包括多個用戶端及P2P 存儲網絡，各用戶端配置量子密鑰卡，P2P存儲網絡配置對稱密鑰池。其中，發起用戶端生成特定函數值并與己方私鑰結合生成交易簽名,發起用戶端將交易簽名加密發送至區塊鏈上；驗證用戶端生成特定函數值，該特定函數值結合己方密鑰卡及對稱密鑰池的ID 生成密鑰，該密鑰解密獲得交易簽名后與特定函數值比較，實現交易驗證；P2P 存儲網絡中存儲對稱密鑰池。CN109660344A 公開了一種基于非對稱密鑰池路由裝置的抗量子計算區塊鏈交易方法，各用戶以及路由裝置分別配有密鑰卡。其中，路由裝置密鑰卡中存有己方的路由裝置私鑰、非對稱密鑰池、路由裝置公鑰指針隨機數以及內網公鑰集合；用戶密鑰卡中存儲有己方的用戶私鑰和路由裝置公鑰；所有路由裝置密鑰卡中的非對稱密鑰池相同，內網公鑰集合中存儲有該內網中所有用戶的用戶公鑰。CN1144 65801A 公開的可信數據的上報方法為提高數據上鏈鏈路的安全性，增強上報數據的可信性，提出一種方案：可信硬件將公鑰上報給客戶服務端；客戶服務端將公鑰上報給可信平臺；客戶服務端使用量子計算機破解出私鑰；客戶服務端使用私鑰偽造可信數據；客戶服務端將偽造的可信數據上報可信平臺。針對量子計算信息安全問題中涉及的數字簽名安全性較低的問題，CN112560091A 提出公開的數字簽名方法和簽名信息的驗證方法：獲取待發送文件和第一電子設備用于數字簽名的私鑰，私鑰包括第一可逆矩陣；基于隨機生成的第二可逆矩陣和第一張量，生成與第一張量同構的第二張量；基于第二張量，采用哈希函數對待發送文件進行數字簽名，得到第一字符串；基于第一字符串、第一可逆矩陣和第二可逆矩陣，生成第一電子設備針對待發送文件的簽名信息。

國外對于抗量子區塊鏈方案的研究也如火如荼。Chalkias 在2018 年提出區塊鏈化的后量子簽名方案BPQS（Blockchainized Post-Quantum Signature），是第一種使用區塊鏈或DAG 結構來降低簽名成本的后量子簽名方案，其簽名更短，速度更快。量子賬本（Quantum Resistant Ledger，QRL）是一種抗量子加密貨幣，采用基于哈希的簽名方案XMSS 代替比特幣的Secp256k1 橢圓曲線來提供抗量子安全性，其目的是作為量子時代比特幣的后備版本。Yin 等在2020 年提出利用改進的格簽名技術保證區塊鏈公私鑰的隨機性和安全性，保障區塊鏈用戶地址的安全性。此外，以太坊3.0 計劃采用Zk-STARK 抗量子組件、Abelian 試水基于格的抗量子密碼算法、Corda 實驗采用SPHINCS 等抗量子算法進行了其他產業探索④張俊，袁勇，王曉，等. 量子區塊鏈：融合量子信息技術的區塊鏈能否抵御量子霸權？[J]. 智能科學與技術學報，2019,1（04）：409-414.。US2021194702A1 為抗量子攻擊，提出一種身份認證方法，用于向證書機構證明密鑰為用戶所有。在用戶處，該方法可以包括：從用戶的密鑰集中選擇一定數目密鑰；分別對一定數目密鑰中的每一個密鑰與用戶的用戶標識的對應關系求哈希并將所得哈希值發送給證書機構；在從證書機構接收到關于第一哈希值子集的通知之后，將第一哈希值子集所對應的密鑰作為第一密鑰子集發送給證書機構，其中第一哈希值子集是證書機構從所得哈希值中選取的，以夠實現零知識證明。

四、區塊鏈在量子技術影響下的未來發展方向

（一）基于區塊鏈的廣域量子通信網絡

量子通信與分布式區塊鏈通信網絡具有極強的互補性，將二者有機結合，可以實現高度安全、高度容錯、低成本的量子區塊鏈通信網絡。利用區塊鏈體系架構，可以實現量子通信中的拜占庭容錯機制、量子中繼網絡的分布式容錯控制，將目前基于高成本可信中繼節點的京滬干線升級基于低成本可容錯節點的廣域量子骨干網。CN114285550A 綜合采用量子密鑰分發系統節點和量子密鑰分發模擬節點，構建廣域覆蓋的量子密鑰服務網絡，并基于創新的應用模式實現量子安全密鑰服務與底層網絡基礎設施的分離，從而實現廣域覆蓋的、安全的、高效的、靈活的量子安全密鑰服務。

現有的聯盟鏈的存儲和傳輸均未加密，而且建立在公私鑰基礎之上的聯盟鏈交易方法容易被量子計算機破解，量子通信服務站與量子密鑰卡之間使用對稱密鑰池，其容量巨大，對量子通信服務站的密鑰存儲帶來壓力。由于對稱密鑰池密鑰容量巨大，量子通信服務站不得不將密鑰加密存儲于普通存儲介質例如硬盤內，而無法存儲于量子通信服務站的密鑰卡內。因此，簡化通信流程，消除消息冗余是基于區塊鏈的量子通信網絡需要突破的目標。CN110086626A 公開的基于非對稱密鑰池對的量子保密通信聯盟鏈交易方法，提出每個區塊鏈客戶端僅與該客戶端所對應的量子通信服務站進行通信，由該量子通信服務站代表該客戶端進行聯盟鏈消息的發送和接收。在處理聯盟鏈中的交易過程，總體思路是對區塊鏈交易中各個消息進行加密，并對消息的簽名進行相應的加密。這大大簡化了區塊鏈客戶端的流程，免除了區塊鏈客戶端與多個區塊鏈服務端進行身份認證的必要，一方面被破壞的區塊鏈客戶端不會降低區塊鏈服務端群體的安全性，另一方面節省了區塊鏈客戶端的計算量。

（二）量子隨機區塊鏈及其應用

量子計算+區塊鏈的另一潛在方向是量子隨機區塊鏈。量子隨機共識是利用量子隨機數發生器設計新型區塊鏈共識算法。現有PoX 共識耗能、耗時、性能差、確認時間長，利用量子隨機數，可以實現區塊鏈共識過程的快速、安全和高效確認，解決區塊鏈性能缺陷。量子隨機智能合約利用量子隨機數發生器設計新型區塊鏈智能合約及其應用，例如博彩、投票、拍賣等，確保安全性和公平性。US2021272184A1 公開了使用分布式共享注冊庫和量子過程產生的隨機數跟蹤產品的方法。該方法由系統服務器通過量子生成的數字與序列數字的組合來生成多個代碼；將多個隨機碼與多個產品相關聯；由客戶端將所生成的多個代碼中的每個代碼與多個產品中的至少一個產品相關聯；由系統服務器將代碼與產品的關聯存儲在數據庫中；周期性地生成在數據庫中進行的交易的散列，并將所生成的散列插入到與客戶端相關聯的區塊鏈中。隨機數的生成由量子過程執行，以便保證所生成的數字的隨機性和可審計性。

（三）量子數字貨幣

量子數字貨幣的核心優勢是利用量子疊加態和量子計算實現量子防偽技術，可同時實現易于識別、難于偽造、無法復制、方便使用等數字貨幣特性，同時結合了傳統貨幣（紙幣）和經典數字貨幣的優點，并避免它們各自在本質上難以克服的缺點。每個量子貨幣都包含一個獨特編號和孤立的一個有兩個量子態的量子系統，這個系統中包含以量子比特形式存在的量子信息，利用量子隱形傳態技術，實現量子貨幣的支付和流通。CN113516461A 公開了一種基于分布式賬本的量子貨幣交易方法，包括量子貨幣交易平臺、量子貨幣系統、量子貨幣驗證儀、分布式賬本，其主要步驟包括量子貨幣生成、量子貨幣發行、量子貨幣的代理交易、量子貨幣驗證。量子貨幣生成，是在量子貨幣系統中通過量子指紋函數和量子單向函數的作用生成最終的量子貨幣；量子貨幣的發行，是通過個人挖礦和代理收購的方式將輸出量子態對應的交易訂單發放給量子貨幣用戶，并完成量子貨幣代理交易以及交易的分布式記賬；量子貨幣的驗證，是利用量子貨幣驗證儀驗證量子態是否相同來確定量子貨幣真偽。本發明利用量子加密的無條件安全以及分布式賬本，極大地縮短了電子貨幣的交易確認時間，同時提高了交易的匿名性和隱私性。CN111951108A 為增強區塊鏈的底層架構，公開了一種具有圖靈完備智能合約區塊鏈的鏈結構設計方法，包括：共識機制、共識的分階段演進、MAINNET1.X 版本的POW 共識部分、MAINNET1.X 版本的POS 共識部分、擴容機制、虛擬機及抗量子計算。

（四）分布式量子計算

量子計算機的性能隨著可操控量子比特數呈指數增長趨勢，但研發成本也呈指數增長趨勢。在可預期的未來，大規模、低成本、小量子比特的量子計算機可能成為主流，因此利用區塊鏈技術匯聚算力，可有效降低量子計算機的應用門檻。將量子計算機處理的專用計算任務設計為共識過程，通過區塊鏈架構鏈接大量分布式、低成本、小量子比特的量子計算機，匯聚算力并解決特定任務。分布式量子計算具有降低高性能量子計算機應用門檻、提高分布式量子計算資源的協作效率、加速量子計算機的應用進程等優勢，但是，這種分布式集成方式無法實現量子計算的指數級加速效果，僅為線性加速。CN108449175A 公開了量子可信節點分布式路徑搜索方法，其包括：選擇起始節點；訪問與起始節點相鄰的所有第二節點；訪問與第二節點相鄰的所有第三節點直至找到終止節點。本發明為任意兩個節點之間傳輸量子密鑰提供了可行性方案，也有效地提高了起始節點到終止節點的路徑搜索效率，同時還保證了密鑰傳輸的安全。CN114615288A 提出的方案涉及量子信息計算和區塊鏈分布式共識協議領域，公開了基于量子拜占庭共識協議的新型區塊鏈系統，其架構包括：用戶層包括節點管理和業務功能；核心層包括量子拜占庭共識協議、智能合約和加密算法；基礎層包括計算存儲和對等網絡。區別于其他區塊鏈系統，該新型區塊鏈系統基礎層中的對等網絡采用經典和量子兩種信道實現節點間通信，其中經典信道用于傳輸大量經典的區塊數據，量子信道結合量子計算技術實現了一種新型的秘密數字列表分發方式，提高了秘密數字列表分發的效率和量子資源的利用率。用戶層中各節點通過秘密數字列表達成核心層中的量子拜占庭共識協議，提高了區塊鏈系統的容錯能力和安全性。CN108964911A 為提高本地云存儲系統的安全性、可擴展性、可追溯性，提出基于區塊鏈和量子流數據塊技術的本地云存儲系統。其首先將所要發布的流媒體文件通過量子流媒體系統處理成量子流數據塊和伴生信息，量子流數據塊存儲到分布式存儲系統中，伴生信息和數據塊存儲地址信息則用區塊鏈超級賬本進行存儲和管理；當某一個用戶需要下載流媒體文件時，通過區塊鏈交易獲得授權并下載量子流數據塊的伴生信息和數據存儲地址，通過地址從分布式存儲設備中直接下載量子流數據塊，并用相應的伴生信息將量子流數據塊順序解密；最后根據量子流切片順序重組恢復成流媒體文件。

四、結語

未來，區塊鏈將成為物聯網的重要技術，然而，區塊鏈的共識機制與加密方式依賴于目前的經典計算機信息技術，在量子信息技術的條件下，其局限性漸漸凸顯，為未來區塊鏈的使用帶來了很大的隱患。量子計算的兩大核心算法——Grover 算法和Shor 算法會給區塊鏈安全性帶來嚴重威脅，但與此同時，利用量子信息技術的特性，加密技術也將變得更加安全。量子加密通信已經開始在全球進行推廣使用，因此，量子區塊鏈將會得到更加長遠的發展。

專家點評

本文從量子計算、量子計算機等相關概念入手，由淺入深地向讀者介紹了量子霸權對區塊鏈產生的影響，通過對區塊鏈相關量子信息技術涉及的專利文獻進行統計分析，梳理了區塊鏈相關量子信息技術的專利申請態勢、主要技術來源國、申請人分布、關鍵技術和重點專利，不僅闡釋了區塊鏈相關量子信息技術的技術演進過程，還對區塊鏈在量子技術影響下的未來發展方向提出了個人見解。

審核人：鄒斌

國家知識產權局專利局電學發明審查部商業方法處處長