Factom這個(gè)Solution在2014年的時(shí)候就已經(jīng)推出了，現(xiàn)在已經(jīng)2018年了，我才來寫這一篇分析文章可能有些遲了，但是它是十分具有參考價(jià)值的。因?yàn)楝F(xiàn)階段來開區(qū)塊鏈雖然炒得火熱--養(yǎng)貓、養(yǎng)狗、草泥馬之類的，但是真正成熟的應(yīng)用比較少，有很多連基本的鏈平臺(tái)都沒有開發(fā)完全。而bitcoin作為區(qū)塊鏈的1.0時(shí)代的代表，也是區(qū)塊鏈行業(yè)的標(biāo)桿存在，它的生態(tài)是最完整的--礦池、錢包、交易所。但是相對(duì)于區(qū)塊鏈2.0Ethereum來講功能就比較單一了，它的智能合約--公鑰腳本功能單一，不是圖靈完備的。基于bitcoin開發(fā)的應(yīng)用就比較少，而ethereum上面的應(yīng)用就多達(dá)800多個(gè)（養(yǎng)貓應(yīng)該是最火的了）。 但bitcoin不是說不能基于它去做一些事情，它也有一些擴(kuò)展協(xié)議可以讓bitcoin Blockchain來發(fā)揮更大的作用，比如說 OP_RETRUN 擴(kuò)展交易。而Factom就是基于這個(gè)協(xié)議，如果換做此時(shí)此刻的話，Factom的創(chuàng)始人可能會(huì)選擇更加方便的Ethereum，而不是Bitcoin，但在14年的時(shí)候以太坊還不是很成熟，而Bitcoin則更加的穩(wěn)定可靠，時(shí)至今日Bitcoin很少會(huì)因?yàn)楸旧淼穆┒炊斐韶?cái)產(chǎn)損失，大多數(shù)都是因?yàn)榻灰姿馐芄舳鴮?dǎo)致大量的Bitcoin被黑客盜取。這一點(diǎn)一要?dú)w功于 pow這個(gè)被人‘詬病’的協(xié)議，二、它沒有支持圖靈完備的智能合約，功能單一也有好處，有時(shí)越簡(jiǎn)單粗暴的越可靠，像以太坊就因?yàn)橹悄芎霞ssdk的漏洞造成過兩次大規(guī)模的ether泄露。 一、Bitcoin的 OP_RETRUN協(xié)議介紹 OP_RETURN是一個(gè)腳本操作碼，用于將事務(wù)輸出標(biāo)記為無效。由于任何帶有OP_RETURN的輸出可證明是不可靠的，OP_RETURN輸出可以用來燒毀比特幣。 比特幣社區(qū)的許多成員認(rèn)為使用OP_RETURN是不負(fù)責(zé)任的，部分原因是比特幣旨在為金融交易提供記錄，而不是任意數(shù)據(jù)的記錄。此外，對(duì)于外部大規(guī)模復(fù)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求本質(zhì)上是無限的，這一點(diǎn)顯而易見。盡管如此，與在區(qū)塊鏈中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一些其他方式相比，OP_RETURN具有不會(huì)創(chuàng)建虛假UTXO條目的優(yōu)勢(shì)。 從比特幣核心版本0.9.0： 這種變化并不意味著將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中。 OP_RETURN類型的交易請(qǐng)求創(chuàng)建了一個(gè)可證明的可修剪txo，以避免數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案（其中一些已經(jīng)部署）將諸如圖像之類的任意數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為永遠(yuǎn)不可用的TX輸出，從而膨脹了比特幣的UTXO數(shù)據(jù)庫(kù)。 在區(qū)塊鏈中存儲(chǔ)任意數(shù)據(jù)仍然是一個(gè)壞主意，在其他地方存儲(chǔ)非貨幣數(shù)??據(jù)的成本更低，效率更高。 二、Factom的基本原理 在闡述基本原理之前，我先說幾個(gè)有關(guān)于Factom的關(guān)鍵詞： Factoids ： factom發(fā)行的代幣，使用factom的服務(wù)時(shí)要消耗代幣，而且不可以交易。 Entry Credits：提交Entry時(shí)要消耗 Credits，而Credits是用Factoids換取的，可以交易。 Entry：提交到Factom上存儲(chǔ)的文件 Entry Block：記錄Entry完整性（Hash值）證明的區(qū)塊 Directory Block：記錄Entry Block塊完整性（Hash值）證明的區(qū)塊 ChainID：APPlication的賬本ID APPlication：基于Factom服務(wù)開發(fā)的應(yīng)用 Federated Servers：用來管理運(yùn)行Factom的分布式服務(wù)集群 Auditing Servers：審查節(jié)點(diǎn)，這些審查節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)審查Federated Servers的生成的賬本是否合法 看到這，你想必應(yīng)該猜測(cè)到了，Factom是有自己的賬本--chain的，不光Factom有每一個(gè)App都有自己對(duì)應(yīng)的chain。 factom存證充分的利用了Merkle Hash tree，它的最基本原理就是： 首先將一段時(shí)間內(nèi)上傳的數(shù)據(jù)都納入到Merkle Hash tree（間接或者直接）；然后每隔10min中Root Hash加入到OP_RETRUN交易中，錨定到bitcoin區(qū)塊鏈。 稍微了解過bitcoin原理的老鐵應(yīng)該都知道Merkle tree的精妙之處--假定root hash是正確的，則在不知道其他葉子節(jié)點(diǎn)的情況下，仍然能證明單個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)的完整性。這樣做的好處就是你可以不需要關(guān)心其他葉子結(jié)點(diǎn)（在Bitcoin中是Utxo，在factom中是Entry數(shù)據(jù)），也能證明自己的完整性，有老鐵可能就問了這么費(fèi)勁干啥？咋不直接把Entry的Hash錨定到Bitcoin上？貴啊！現(xiàn)在一個(gè)Bitcoin市值$14,000左右，礦工費(fèi)最低要0.0009(不同礦池收費(fèi)標(biāo)注不同)，而且十分鐘才能添加一塊，還要等待6個(gè)塊確認(rèn)，不說礦工費(fèi)開銷大，效率也低啊。利用Merkle tree可以上傳最少的數(shù)據(jù) 32bytes（上面說過一個(gè)OP_RETURN最多40），同時(shí)又能證明大量的數(shù)據(jù)完整性，何樂而不為？ 本圖將Factom大致的邏輯關(guān)系已經(jīng)呈現(xiàn)的很清楚了： 1.APP的運(yùn)營(yíng)者先去Factom上買Factoids，然后將Factoids兌換成Entry Credit 2.APP將數(shù)據(jù)提交到Factom Servers，加入該APP對(duì)應(yīng)的Entry Chain 3.將 當(dāng)前周期內(nèi)上傳 Entry 打包成 EntryBlocks（白皮書上顯示 1min鐘生成一個(gè)塊）； 4.將 當(dāng)前周期內(nèi)生成的EntryBlocks 打包成 Directory Blocks； 5.間隔一段時(shí)間（白皮書顯示是10min，正好是比特幣生成區(qū)塊的平均時(shí)間）將未錨定的Diretory Blocks加入到一個(gè)Merkle tree中（按照白皮書說法應(yīng)該是10塊）； 6.將root hash 錨定到Bitcoin中 APP參照了中本聰在bitcoin白皮書中提到的SPV原理，只要關(guān)心和自己相關(guān)的數(shù)據(jù)就好了。 三、Factom的組織架構(gòu) Factom整個(gè)架構(gòu)體系中有三層，如下： APPLication --------------------------------------- FACTOM Server| Audis Server --------------------------------------- BItcoin Miners Factom 的賬本有四層，如下： APP Entry Chains | FactorId Chain | Credit Chain ------------------------------------------------------ Entry Blocks ------------------------------------------------------ Directory Blocks ----------------------------------------------------- Bitcoin Blocks 3.1 我們先按照架構(gòu)體系來說：

• APPlication ：由開發(fā)者開發(fā)面向用戶的應(yīng)用，它們都使用了Factom的服務(wù)來做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)證明。我們下面描述一下APP加入Factom的過程：

setup 0： 一個(gè)APP在初始化加入Factom體系時(shí)候做的第一件事就是充錢（不充錢你怎么能變強(qiáng)？），你將公鑰發(fā)送給Factom Server，Factom Server會(huì)分配給你一筆 Factoids，這筆交易會(huì)記錄在FactorId Chain中。 setup 1 ： 服務(wù)器 會(huì)向你反饋一個(gè)Entry 確認(rèn)信息， 同時(shí)會(huì)向外廣播這個(gè)確認(rèn)信息（我們前面說過factom 是有一個(gè)分布式服務(wù)集群的） setup2：APP用Factoids換取Entry Credit， 服務(wù)器會(huì)將這筆交易記錄在Credit Chain中，同時(shí)向外廣播。 setup3：APP上傳第一個(gè)實(shí)體Entry（初始化，里面包含著你自己定義的Entry校驗(yàn)規(guī)則的Hash值，或其他細(xì)則），服務(wù)器會(huì)幫你創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)ChainId的賬本，同時(shí)扣除相應(yīng)的Credit，向外廣播消息。 ps： ChainId ID是由APP自己定義的ChainName的Hash值。 創(chuàng)建后提交一個(gè)Entry的過程就是setup 1~3的過程，當(dāng)然客戶端看起來就這么簡(jiǎn)單，在服務(wù)端就復(fù)雜多了。同時(shí)這里面我們要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是，Factom服務(wù)器不負(fù)責(zé)校驗(yàn)Entry 數(shù)據(jù)的合法性，數(shù)據(jù)的合法性是在APP這一端校驗(yàn)的。我們可以在創(chuàng)建賬本的時(shí)候?qū)⑿ｒ?yàn)規(guī)則（比如一個(gè)審計(jì)程序）的Hash加入到第一個(gè)Entry中，這個(gè)審計(jì)程序在APP運(yùn)行，這樣就能屏蔽掉那些無效的Entry。

• Factom Servers： factom有一個(gè)分布式的服務(wù)集群，每一個(gè)服務(wù)器都會(huì)負(fù)責(zé)一維護(hù)部分APP的賬本，同時(shí)將更新同步到其他服務(wù)器中。Factom中服務(wù)器有兩種類型，一種是記賬服務(wù)器，一種是審查服務(wù)器。

我們來講一下servers的工作過程，首先介紹幾個(gè)關(guān)鍵詞： process list： 每一個(gè)服務(wù)器都要維護(hù)一個(gè)list，這個(gè)列表里面存儲(chǔ)著本服務(wù)器和其他服務(wù)器負(fù)責(zé)的chain。　　 Weighted Number of Entry Credits： 根據(jù)消費(fèi)的Credits計(jì)算出投票權(quán)重用于選擇Factom Server Weighted Number of Entries：根據(jù)Entry計(jì)算出投票權(quán)重用于選擇Factom Server。 Factom? Servers一個(gè)記錄周期如下：

?所有服務(wù)器重設(shè)其進(jìn)程列表（Process List）為空。

用戶通與其Entry信用的積分（Entry Credit）相關(guān)的公鑰提交付款

根據(jù)用于支付的公鑰，輪值服務(wù)器接受該付款。

該服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)廣播該支付被接受。

用戶看到支付被接受， 然后提交Entry。

根據(jù)Entry的ChainID，其中一臺(tái)服務(wù)器把Entry加入其進(jìn)程列表，并添加進(jìn)入到相應(yīng)鏈的區(qū)塊中（如果這是該鏈的第一個(gè)Entry, 那就創(chuàng)建這個(gè)新鏈）。

服務(wù)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)廣播該Entry的確認(rèn)，內(nèi)容含有Entry在Process list 中的位置（Index) + Hash(Entry)（鏈接到Entry付款）+ Hash(process list)。

所有其他服務(wù)器更新該服務(wù)器的process list，驗(yàn)證該列表，并更新該鏈的區(qū)塊。

只要用戶可以驗(yàn)證到相關(guān)的 process list 中包含自己的提交的數(shù)據(jù)Entry，那么他們就可以有相當(dāng)?shù)男判南嘈潘鼤?huì)被成功地被錄入到Factom上。

在一分鐘結(jié)束時(shí)，所有服務(wù)器確認(rèn)process list 的 高度，揭示一個(gè)確定性的秘密數(shù)值（該值為一個(gè)Reverse Hash 值，即一條較長(zhǎng)的，連續(xù)的區(qū)塊鏈哈希值的原像值），還有被處理區(qū)塊的一系列哈希值（將與 process list 中的最后一項(xiàng)相匹配）。

那一分鐘的目錄區(qū)塊（Directory Block）是由所有服務(wù)器中定義的所有Entry區(qū)塊（Entry Block）組合到一起建造而生成的。因此，每個(gè)服務(wù)器都擁有所有的Entry區(qū)塊（Entry Block），所有的目錄區(qū)塊（Directory Block），和所有Entry（all Entries）。

使用Reverse Hash值的集合來創(chuàng)造一個(gè)種子，為下一輪的ChainIDs重新分配服務(wù)器。

在完成10個(gè)目錄區(qū)塊后，請(qǐng)執(zhí)行以下操作：

對(duì)最后一分鐘的Entry塊創(chuàng)建梅克爾根（Merkle Root），按ChainID排序。

創(chuàng)建最后一分鐘的目錄區(qū)塊，并計(jì)算其梅克爾根（Merkle Root）。

用10個(gè)目錄區(qū)塊的梅克爾根（Merkle Root）創(chuàng)建一個(gè)錨定。

用服務(wù)器的反向哈希值集合來創(chuàng)建一個(gè)種子，再用其選擇下一個(gè)服務(wù)器來把錨定寫到比特幣區(qū)塊鏈

.重復(fù)。 （又從第1部開始循環(huán)）

Factom 為了防止腐敗發(fā)生，所以它的Servers集群中記賬的服務(wù)器是會(huì)不斷變化的，每隔4個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次選舉，由user投票來決定哪些服務(wù)器能夠成為Factom的記賬服務(wù)器，用戶投票的權(quán)重是根據(jù)Weighted Number of Entry Credits和Weighted Number of Entries計(jì)算出來的，所有的服務(wù)器都會(huì)參選最后進(jìn)行一個(gè)排名，然后選擇前n名成為Federated Servers 其余的為Auditing Servers。 為了防止被選擇的服務(wù)器發(fā)生故障，每隔四秒就要廣播心跳包（Entry 確認(rèn)信息），如果一臺(tái)服務(wù)器沒有收到 X 的心跳包就會(huì)發(fā)送一個(gè)SFM信息認(rèn)為X是故障的，如果大多數(shù)（沒有給出閾值）認(rèn)為X服務(wù)器是故障的，那么X服務(wù)器就會(huì)降級(jí)，由第n+1名服務(wù)器升級(jí)為Federated Servers，X 降級(jí)為Auditing Servers。 ps0：大家可能會(huì)困惑既然合法性校驗(yàn)放在了client side，那么Auditing Servers有個(gè)卵用？Auditing Servers 有兩個(gè)作用： 一、審查Federated Servers生成塊是否符合規(guī)則；二、為Entry 提供存在性證明（Proof of existence）（這是從Factom社區(qū)里面得到的回復(fù)）。 ps1：Weighted Number of Entry Credits： 加權(quán)最近六個(gè)月購(gòu)入的入場(chǎng)券數(shù)量（每月購(gòu)買金額，當(dāng)月加權(quán)6次，前5次加權(quán)等） ；Weighted Number of Entries： 加權(quán)最近六個(gè)月使用的條目數(shù)量（每月使用的條目數(shù)量，當(dāng)前月份加權(quán)6個(gè)，前一個(gè)加權(quán)5個(gè)）。

• bitcoin miner：這一層我就不多說了。

　　上面就是按照體系架構(gòu)來講述一下它工作的基本流程，Factom的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。

3.2 我們?cè)侔凑召~本層次來說：

• Directory Blocks

目錄塊中引用的每個(gè)Entry塊占用64個(gè)字節(jié)（兩個(gè)32字節(jié)散列，Entry Block的ChainID和Merkle根）。一百萬個(gè)這樣的條目將導(dǎo)致一組目錄塊大小約為64MB。如果平均的每個(gè)Entry Block有5個(gè)Entry，64 MB的Directory Blocks將提供500萬個(gè)不同Entry的高級(jí)管理。Factom服務(wù)器收集Entry Block的Merkle根并將它們打包到目錄塊中。十個(gè)連續(xù)的目錄塊通過Merkle樹散列，Merkle根被記錄在比特幣區(qū)塊鏈中。這允許區(qū)塊鏈的最小擴(kuò)展，并且仍然允許通過比特幣散列權(quán)限保護(hù)分類賬。將Merkle根加入比特幣區(qū)塊鏈的過程稱為“錨定”。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱“附錄：比特幣時(shí)間戳”部分。從帶寬和存儲(chǔ)的角度來看，輸入到目錄塊中的數(shù)據(jù)是最昂貴的。如果Factom用戶希望在鏈中找到數(shù)據(jù)，那么他們需要從賬本創(chuàng)建時(shí)開始的所有目錄塊。會(huì)增加目錄塊大小的Active 包括 APP chain 的創(chuàng)建和首次更新。這些Active將 APP 程序細(xì)化賬本規(guī)則的 花費(fèi) 進(jìn)行了公示。相比記錄一個(gè)Entry，APP必須要花費(fèi)更多的Entry積分來執(zhí)行這些特殊的Active，這樣可以阻止目錄塊的膨脹。也就是說實(shí)際上Directory block中記錄的是一個(gè)map<chainId, Entry Block Merkle Root Hash>的表。

• Entry Blocks

Entry Block Later 是系統(tǒng)中的第二層級(jí)。APP 將擁有各自的ChainID。在 Entry Blocks 里，APP可以ChainID為線索擴(kuò)展搜索所有相關(guān)的條目。每個(gè)目錄塊中包含的chainId 都會(huì)有一個(gè)更新的Entry Block。Entry Block包含上傳的Entry的散列值。Entry的哈希證明了數(shù)據(jù)的存在，同時(shí)也充當(dāng)在分布式哈希表（DHT）網(wǎng)絡(luò)中查找Entry的Key。 （更多細(xì)節(jié)參見“Factom點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)Entry Block 有意不包含 Entry 本身。這使得Entry Block 很小。從Entry Block 中分離 Entry 還可以使審計(jì)人員更容易審計(jì)。審核員可以在一個(gè)單獨(dú)的鏈中，這個(gè)鏈用來記錄那些來自普通鏈中的被批準(zhǔn)或被拒絕的Entry。審核員可以在其Entry中增加拒絕的理由。如果應(yīng)用程序信任審核員，他們可以交叉引用審核員批準(zhǔn)或拒絕每個(gè)Entry，而不需要知道Entry是什么。然后應(yīng)用程序?qū)⒅粐L試下載通過審計(jì)的Entry。多個(gè)審計(jì)人員可以引用相同的Entry，并且條目將只在分布式散列表（DHT）上存在一次。預(yù)計(jì)條目將比散列占用的僅僅32個(gè)字節(jié)大得多。要忽略的事物列表不一定要讓應(yīng)用程序忽略完整的對(duì)象。輸入塊包含與ChainID相關(guān)的所有可能的輸入項(xiàng)。如果一個(gè)Entry沒有在Entry Block中被引用，那么可以假定它不存在，這允許應(yīng)用程序證明是否定的。 ps：現(xiàn)在Factom并未構(gòu)建起DHT存儲(chǔ)，他們準(zhǔn)備和IPFS進(jìn)行合作來存儲(chǔ)文件。

• Entrys

　　記錄是被用戶創(chuàng)建并提交到Factom的。通過散列和編碼信息，用戶可以確保記錄的隱私性。如果編碼或隱藏?cái)?shù)據(jù)是不必要的話，那么記錄可以替換成為純文本。通過記錄一份文檔的一段哈希值，Factom可以提供基本的發(fā)布證明(proof of publication)。稍后, 人們可以生成文檔的哈希值, 并和之前鏈塊記錄的哈希值進(jìn)行比對(duì), 來判斷文檔是否是當(dāng)初發(fā)布的那個(gè)版本。這在數(shù)據(jù)的處理可以有很大的靈活性，可以出現(xiàn)類似超鏈接的東西。數(shù)據(jù)還可以更龐大，但不能過于龐大.，因?yàn)閿?shù)據(jù)越大需要付的費(fèi)用也越多。這和比特幣比較相似，超過100兆字節(jié)的比特幣轉(zhuǎn)賬數(shù)據(jù)是可能發(fā)生的，但需要支付更多的轉(zhuǎn)賬費(fèi)用。Factom可以處理比比特幣網(wǎng)絡(luò)里大得多的數(shù)據(jù)，由于比特幣的完整節(jié)點(diǎn)需掃描完整的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，所以區(qū)塊鏈體積不能太大。在Factom中完整節(jié)點(diǎn)只需要掃描最高級(jí)的目錄區(qū)塊(Directory Block), 并不需要掃描全部的鏈塊數(shù)據(jù)。如果人不對(duì)鏈數(shù)據(jù)感興趣的話，完全可以忽略它。 ps:Factom實(shí)際上到底有沒有存儲(chǔ)這些Entry 鏈接的文件尚未得知，我在社區(qū)中詢問但是沒有得到解答。 最后給大家上一個(gè)總體的賬本結(jié)構(gòu)圖，如下： 參考網(wǎng)址：

https://www.factom.com/devs/docs/guide/factom-white-paper-1-0

http://www.8btc.com/factombaipishu

https://en.bitcoin.it/wiki/OP_RETURN

https://www.cnblogs.com/fengzhiwu/p/5524324.html

---------------------------------------------------分割線----------------------------------------------------- 以上的內(nèi)容一部分來自我自己從白皮書中的翻譯，一部分引用于上面的網(wǎng)址，其中還有一些不確定性，我在注釋中已經(jīng)指出，如果哪位老鐵知道答案的話請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論區(qū)留言，我會(huì)及時(shí)改正。下面我闡述一個(gè)自己并不成熟的觀點(diǎn)，就是基于pow鏈的存證系統(tǒng)有多大價(jià)值？我們知道現(xiàn)在數(shù)據(jù)存證常用的是數(shù)字簽名，既可以保證數(shù)據(jù)的完整性，又能保證數(shù)據(jù)的合法性。最多我再多云備份幾份，你這個(gè)存證系統(tǒng)到底有什么存在的必要？　　 從密碼學(xué)破解的角度來看，篡改Factom中的Hash證明要比篡改簽名難度等級(jí)要高。因?yàn)镕actom錨定到了bitcoin上，這是一種信任的傳遞，你如果要想篡改出來一個(gè)合法的Hash證明首先要從bitcoin區(qū)塊下手。而且隨著時(shí)間的推移，后續(xù)塊的增多篡改的難度越大，這相比從公鑰推導(dǎo)出私鑰的難度要更大！（當(dāng)然這是在私鑰沒有被竊取的條件下，如果你的用戶私鑰被竊取，或者說你的Factom賬號(hào)被竊取，你仍然可以去篡改Entry的Hash證明。）　　 　　但是，從現(xiàn)階段來看，這兩者都是基本“零”可能。然而當(dāng)量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的時(shí)候情況就不一樣了，量子計(jì)算理論上可以暴力破解非對(duì)稱加密，雖然格密碼理論上能夠抵御量子計(jì)算，但現(xiàn)有的PKI體系還是難免會(huì)收到?jīng)_擊。而這個(gè)時(shí)候Factom的作用就體現(xiàn)出來了，你可以去破解ecc和rsa的證書去偽造證明，但是你依然很難篡改Bitcoin賬本。因?yàn)閰^(qū)塊鏈賬本是靠強(qiáng)大的hash算力保護(hù)的，而量子計(jì)算機(jī)在破解hash算法上并沒有什么優(yōu)勢(shì)，所以偽造區(qū)塊依舊很難，只要是已經(jīng)存在的賬本正確性依舊難以動(dòng)搖。 附，量子計(jì)算機(jī)維基百科： 歷史 隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，史蒂芬·威斯納在1969年最早提出“基于量子力學(xué)的計(jì)算設(shè)備”。而關(guān)于“基于量子力學(xué)的信息處理”的最早文章則是由亞歷山大·豪勒夫（1973）、帕帕拉維斯基（1975）、羅馬·印戈登（1976）和尤里·馬尼（1980）年發(fā)表[2][3][4] [5]。史蒂芬·威斯納的文章發(fā)表于1983年[6]。1980年代一系列的研究使得量子計(jì)算機(jī)的理論變得豐富起來。1982年，理查德·費(fèi)曼在一個(gè)著名的演講中提出利用量子體系實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的想法。緊接著1985年大衛(wèi)·杜斯提出了量子圖靈機(jī)模型[7]。人們研究量子計(jì)算機(jī)最初很重要的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)是探索通用計(jì)算機(jī)的計(jì)算極限。當(dāng)使用計(jì)算機(jī)模擬量子現(xiàn)象時(shí)，因?yàn)辇嫶蟮?span style="color:#003884;text-decoration:underline;">希爾伯特空間而數(shù)據(jù)量也變得龐大。一個(gè)完好的模擬所需的運(yùn)算時(shí)間則變得相當(dāng)長(zhǎng)，甚至是不切實(shí)際的天文數(shù)字。理查德·費(fèi)曼當(dāng)時(shí)就想到如果用量子系統(tǒng)所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)來模擬量子現(xiàn)象則運(yùn)算時(shí)間可大幅度減少，從而量子計(jì)算機(jī)的概念誕生。半導(dǎo)體靠控制集成電路來記錄及運(yùn)算信息，量子計(jì)算機(jī)則希望控制原子或小分子的狀態(tài)，記錄和運(yùn)算信息。 量子計(jì)算機(jī)在1980年代多處于理論推導(dǎo)狀態(tài)。1994年彼得·秀爾（Peter Shor）提出量子質(zhì)因數(shù)分解算法后[8]，證明量子計(jì)算機(jī)能做出離散對(duì)數(shù)運(yùn)算[9]，而且速度遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)電腦。因?yàn)榱孔硬幌?span style="color:#003884;text-decoration:underline;">半導(dǎo)體只能記錄0與1，可以同時(shí)表示多種狀態(tài)。如果把半導(dǎo)體比喻成單一樂器，量子計(jì)算機(jī)就像交響樂團(tuán)，一次運(yùn)算可以處理多種不同狀況，因此，一個(gè)40比特的量子計(jì)算機(jī)，就能在很短時(shí)間內(nèi)解開1024位電腦花上數(shù)十年解決的問題。因其對(duì)于現(xiàn)在通行于銀行及網(wǎng)絡(luò)等處的RSA加密算法可以破解而構(gòu)成威脅之后，量子計(jì)算機(jī)變成了熱門的話題，除了理論之外，也有不少學(xué)者著力于利用各種量子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)。 基本概念 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)即對(duì)輸入信號(hào)序列按一定算法進(jìn)行變換的機(jī)器，其算法由計(jì)算機(jī)的內(nèi)部邏輯電路實(shí)現(xiàn)。

輸入態(tài)和輸出態(tài)都是傳統(tǒng)信號(hào)，用量子力學(xué)的語言來描述，也即是：其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是某一力學(xué)量的本征態(tài)。如輸入二進(jìn)制序列用量子記號(hào) 0110110，用量子記號(hào)則為| 0110110> 。所有的輸入態(tài)均相互正交。對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)不可能輸入如下疊加態(tài)：c1 |0110110> + c2|1001001>

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的每一步變換都演化為正交態(tài)，而一般的量子變換沒有這個(gè)性質(zhì)，因此，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的變換（或計(jì)算）只對(duì)應(yīng)一類特殊集。

量子計(jì)算機(jī)分別對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的限制作了推廣。量子計(jì)算機(jī)的輸入用一個(gè)具有有限能級(jí)的量子系統(tǒng)來描述，如二能級(jí)系統(tǒng)（稱為量子比特（qubits）），量子計(jì)算機(jī)的變換（即量子計(jì)算）包括所有可能的正變換。

量子計(jì)算機(jī)的輸入態(tài)和輸出態(tài)為一般的疊加態(tài)，其相互之間通常不正交；

量子計(jì)算機(jī)中的變換為所有可能的正變換。得出輸出態(tài)之后，量子計(jì)算機(jī)對(duì)輸出態(tài)進(jìn)行一定的測(cè)量，給出計(jì)算結(jié)果;

傳統(tǒng)計(jì)算是一類特殊的量子計(jì)算，量子計(jì)算對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算作了極大的擴(kuò)充，其最本質(zhì)的特征為量子疊加性和量子相干性。量子計(jì)算機(jī)對(duì)每一個(gè)疊加分量實(shí)現(xiàn)的變換相當(dāng)于一種經(jīng)典計(jì)算，所有這些傳統(tǒng)計(jì)算同時(shí)完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計(jì)算機(jī)的輸出結(jié)果。這種計(jì)算稱為量子并行計(jì)算。

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總結(jié)

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