量子計算機(jī)超越了傳統(tǒng)超級計算機(jī)性能

據(jù)國外媒體報道，隨著量子計算技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)專家們擔(dān)心數(shù)據(jù)安全未來會受到威脅。構(gòu)建量子安全加密的競賽正在進(jìn)行。

谷歌的CEO桑德爾·皮查伊(Sundar Pichai)與Sycamore量子計算機(jī)

當(dāng)谷歌表示，它已經(jīng)超越了傳統(tǒng)超級計算機(jī)的性能，實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”時，專家們的反應(yīng)既興奮又擔(dān)憂，他們擔(dān)心下一代計算可能會影響到從醫(yī)學(xué)到金融投資組合優(yōu)化的一切。

10月，該科技巨頭稱，它的Sycamore量子處理器在200秒內(nèi)完成了一項世界上最快超級計算機(jī)需要1萬年才能完成的任務(wù)，盡管IBM等公司對這種量級提出了質(zhì)疑。

量子計算機(jī)可以通過檢查所有選項來找到最佳的路線或選擇。這可能會涉及諸多的用途，比如尋找最具成本效益的貨運路線，以及最有效的開采自然資源的方法。

專家們表示，量子計算有潛力通過對分子進(jìn)行全面建模來改變材料科學(xué)和藥物開發(fā)，它對相互關(guān)聯(lián)的依賴關(guān)系進(jìn)行建模的能力則可以優(yōu)化金融投資組合。

然而，網(wǎng)絡(luò)安全專家和情報機(jī)構(gòu)擔(dān)心，數(shù)據(jù)安全加密系統(tǒng)將會被量子風(fēng)暴摧毀。

從WhatsApp等即時通訊服務(wù)，到網(wǎng)上銀行、電子商務(wù)和安全網(wǎng)頁瀏覽，加密是一切的基礎(chǔ)。它使用RSA算法來打亂來自發(fā)送方的數(shù)據(jù)，并給接收方提供一個解密密鑰。這些算法基于數(shù)學(xué)函數(shù)，而這些函數(shù)在一個方向上容易計算，但很難反求。計算兩個大質(zhì)數(shù)(素數(shù))的乘積是容易的，但是分解大質(zhì)數(shù)則非常困難。

伯明翰大學(xué)計算機(jī)科學(xué)學(xué)院高級講師克里斯托夫·佩蒂(Christophe Petit)表示，“如果是300位或400位數(shù)字，分解會很困難，即使是使用最大的計算機(jī)。沒有有效解決這個問題的方法，而加密技術(shù)正是依靠這種難度。”

由于量子計算機(jī)提供了額外的能量，像因式分解這樣的問題很容易擴(kuò)展。佩蒂警告稱，“一旦大型量子計算機(jī)建成，我們今天使用的所有密碼技術(shù)都將不復(fù)存在?！?/p>

第一臺真正的量子計算機(jī)何時問世尚不確定。與全尺寸的商用計算機(jī)相比，制造具有量子性質(zhì)的計算機(jī)還有很長的路要走，部分原因是量子計算機(jī)需要超低溫條件。

對加密技術(shù)的破解，可能會讓不法分子得以監(jiān)視通信和數(shù)據(jù)——包括在軍事機(jī)構(gòu)之間流動的機(jī)密情報——或者得以進(jìn)入關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)施的后門。金融數(shù)據(jù)也嚴(yán)重依賴于易受攻擊的量子加密。

網(wǎng)絡(luò)安全公司Post-Quantum首席執(zhí)行官Andersen Cheng指出，“要破解加密，你只需要一臺在實驗室條件下工作的量子計算機(jī)?！盇ndersen Chen將其比作制造引擎和變速箱，而不是制造一輛完整的汽車。他表示，“許多國家都在建造量子計算機(jī)，它們只需要一個工作引擎就能開始破解加密?！?/p>

“在公眾輿論中，人們說，要等到10到20年后，我們才能擁有第一臺完全商用的量子計算機(jī)?！盇ndersen Chen說道，“他們稱，在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，可能需要5到10年的時間，但在過去的兩年里，情報界已經(jīng)開始感到擔(dān)憂。因為他們認(rèn)為量子計算機(jī)將比我們所想象的要更早問世?！?/p>

包括美國國家安全局(NSA)、美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)在內(nèi)的機(jī)構(gòu)以及英國政府通訊總部在內(nèi)的機(jī)構(gòu)，都在致力于實現(xiàn)后量子網(wǎng)絡(luò)安全。

為了構(gòu)建抗量子加密，網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊會找出同時處理能力沒有優(yōu)勢的問題類別。這些應(yīng)該是已經(jīng)被理解，但需要大量時間才能解決的問題。

基于網(wǎng)格的加密是IBM等公司探索的一種主要方法。它使用高維幾何結(jié)構(gòu)來隱藏信息，沒有密鑰就無法攻克，即使對于量子計算機(jī)也是如此。Andersen Cheng表示，另一種技術(shù)則借鑒了衛(wèi)星行業(yè)，在加密過程中會故意引入隨機(jī)錯誤，使每次的輸出看起來都不一樣，即使加密的是相同的輸入。

幾十年來，一小部分網(wǎng)絡(luò)研究人員一直在探索后量子安全協(xié)議，但專家表示，我們需要加快前進(jìn)步伐。“我們不僅希望在量子計算機(jī)問世時做好準(zhǔn)備，而且希望提前20年就做好準(zhǔn)備?！迸宓俦硎?，“我們應(yīng)該在電子投票系統(tǒng)、醫(yī)療數(shù)據(jù)和飛機(jī)等領(lǐng)域推出未來幾十年都將安全的加密技術(shù)。即使20年后第一臺量子計算機(jī)才問世，從某種意義上說，我們也已經(jīng)晚了?！?/p>