用量子方案突破拜占庭协议的容错界限与安全漏洞

拜占庭协议是区块链的底层核心，旨在使去中心化网络中的每个节点达成共识。经典拜占庭协议不可避免地面临两大问题。其一是 $1/3$ 的容错界限，即系统要容忍 $f$ 个恶意参与者，至少需要 $3f+1$ 个参与者。其二是其经典密码学方法带来的安全漏洞。在此，我们提出一个具有无条件安全性的拜占庭协议框架，借助量子数字签名提供的多方关联性，以接近 $1/2$ 的容错率打破了这一界限。\textcolor{black}{有趣的是，打破 $1/3$ 容错界限并不需要量子纠缠，我们证明更弱的关联性，例如量子数字签名的非对称关系，同样可以奏效。}我们的工作严格遵循两个拜占庭条件，并可扩展到任意数量的参与者，无需多粒子纠缠。我们通过实验演示了数字账本的三方和五方共识。我们的工作表明了在共识问题上的量子优势，并为量子区块链和量子共识网络指明了一条重要途径。