現(xiàn)代計(jì)算機(jī)從根本上改變了日常生活，而且它們每天都在變得更加強(qiáng)大。你現(xiàn)在用來(lái)讀這篇文章所使用的智能手機(jī)，相比較幾十年前的超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，也更加強(qiáng)大了。

但即使是今天最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)也有著很大的局限性。

這就是量子計(jì)算的用武之地。這是一個(gè)利用量子力學(xué)定律來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算能力指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的研究領(lǐng)域。藥物研究、疫苗研發(fā)、金融建模、天氣預(yù)報(bào)以及幾乎任何需要大量計(jì)算能力的領(lǐng)域都可能通過(guò)量子計(jì)算大大加速。

量子計(jì)算機(jī)也可以用來(lái)破解世界上一些最常見(jiàn)的加密算法。

兩個(gè)加密系統(tǒng)的故事

加密有兩大類。

第一種是對(duì)稱加密或私鑰加密。這樣想：當(dāng)你鎖上門時(shí)，同一把鑰匙會(huì)解鎖它。當(dāng)你用同一把密鑰加密和解密信息，而只有少數(shù)人可以訪問(wèn)時(shí)，這就是所謂的對(duì)稱加密。同理，你家的鑰匙通常不會(huì)發(fā)給你不信任的人。

非對(duì)稱或公鑰密碼允許您使用不同的密鑰加密和解密信息，其中一個(gè)密鑰是公開(kāi)分發(fā)的。把公鑰想象成一把鑰匙，有人可以用來(lái)鎖門，但不能開(kāi)鎖?；蛘哂脕?lái)開(kāi)鎖，但不能鎖門。這個(gè)系統(tǒng)有點(diǎn)復(fù)雜，但你只需要知道一件事：這種類型的加密技術(shù)可以讓你安全地與素未謀面的人做生意。

根據(jù)IEEE會(huì)員Jonathan Katz的說(shuō)法，每當(dāng)傳輸層安全用于加密的網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，都會(huì)部署公鑰加密，包括公鑰加密和數(shù)字簽名。所有大公司都使用數(shù)字簽名來(lái)證明其代碼更新。

對(duì)稱密鑰加密通常比非對(duì)稱公鑰加密更難破解。

Katz說(shuō)：“30多年來(lái)，人們都知道，大規(guī)模通用量子計(jì)算機(jī)的存在會(huì)使現(xiàn)有的公鑰密碼（包括加密和數(shù)字簽名）變得不安全。雖然這聽(tīng)起來(lái)很糟糕，但請(qǐng)注意，目前尚不清楚這種量子計(jì)算機(jī)何時(shí)可用?！?/p>

許多專家認(rèn)為，能夠打破現(xiàn)代密碼學(xué)的大規(guī)模通用量子計(jì)算機(jī)將在未來(lái)二十年內(nèi)問(wèn)世。

后量子密碼學(xué)競(jìng)賽

IEEE高級(jí)會(huì)員Kevin Curran表示：“密碼學(xué)界開(kāi)始將注意力集中在后量子密碼學(xué)上，但需要時(shí)間來(lái)提高效率和建立信心。提高后量子密碼學(xué)的可用性也需要時(shí)間?！?/p>

挑戰(zhàn)之一是：無(wú)論使用什么系統(tǒng)，都必須在支撐當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中工作。

Curran說(shuō)：“我們很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際上并不需要后量子密碼學(xué)。但風(fēng)險(xiǎn)可能太大，無(wú)法承擔(dān)。如果我們現(xiàn)在不進(jìn)行研究，那么我們可能會(huì)失去多年來(lái)在這一領(lǐng)域的關(guān)鍵研究?！?/p>

另一個(gè)問(wèn)題是：有些數(shù)據(jù)可能非常有價(jià)值，值得等待解密。

Katz說(shuō)：“部分問(wèn)題是，攻擊者現(xiàn)在可以記錄和存儲(chǔ)加密數(shù)據(jù)，然后在量子計(jì)算機(jī)可用時(shí)使用量子計(jì)算機(jī)來(lái)破壞加密并恢復(fù)底層數(shù)據(jù)。因此，需要保密20多年的數(shù)據(jù)需要使用對(duì)量子計(jì)算機(jī)保持安全的技術(shù)進(jìn)行保護(hù)?！?/p>

后量子密碼學(xué)的競(jìng)賽正在進(jìn)行，而且沒(méi)有跡象表明它會(huì)在短期內(nèi)放緩。