量子計算機超越了傳統(tǒng)超級計算機性能

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)絡專家們擔心數(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行。

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

當谷歌表示，它已經(jīng)超越了傳統(tǒng)超級計算機的性能，實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”時，專家們的反應既興奮又擔憂，他們擔心下一代計算可能會影響到從醫(yī)學到金融投資組合優(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需要1萬年才能完成的任務，盡管IBM等公司對這種量級提出了質(zhì)疑。

量子計算機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行全面建模來改變材料科學和藥物開發(fā)，它對相互關(guān)聯(lián)的依賴關(guān)系進行建模的能力則可以優(yōu)化金融投資組合。

然而，網(wǎng)絡安全專家和情報機構(gòu)擔心，數(shù)據(jù)安全加密系統(tǒng)將會被量子風暴摧毀。

從WhatsApp等即時通訊服務，到網(wǎng)上銀行、電子商務和安全網(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。

伯明翰大學計算機科學學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。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?！?/p>

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

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

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)——包括在軍事機構(gòu)之間流動的機密情報——或者得以進入關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)施的后門。金融數(shù)據(jù)也嚴重依賴于易受攻擊的量子加密。

網(wǎng)絡安全公司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?！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，它們只需要一個工作引擎就能開始破解加密。”

“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。”Andersen Chen說道，“他們稱，在網(wǎng)絡安全領(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)開始感到擔憂。因為他們認為量子計算機將比我們所想象的要更早問世。”

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

為了構(gòu)建抗量子加密，網(wǎng)絡團隊會找出同時處理能力沒有優(yōu)勢的問題類別。這些應該是已經(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，我們需要加快前進步伐。“我們不僅希望在量子計算機問世時做好準備，而且希望提前20年就做好準備?！迸宓俦硎?，“我們應該在電子投票系統(tǒng)、醫(yī)療數(shù)據(jù)和飛機等領(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才問世，從某種意義上說，我們也已經(jīng)晚了。”