量子计算机的推出会影响网络安全吗

在谈量子计算机之前，首先得了解什么是量子计算机。

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。

量子计算机在分析大量数据集并执行复杂计算上，速度要远高于我们所熟悉的传统计算机。

2019年，谷歌首次制造了一台可以在3分20秒内完成计算的量子计算机，可能有人会反驳，普通设备同样可以在数分钟内完成计算，甚至最常见的计算器也能实现数秒完成计算。

其实不然，量子计算机完成的计算和我们所理解的计算差别巨大，这台量子计算机在3分多钟内完成的计算，传统计算机可能需要10,000年才能解决相同的计算，所以量子计算机在计算领域的能力毋庸置疑，是绝对霸权的存在。

虽然量子计算现仍处于早期阶段，但量子计算的发展可能会对各领域产生巨大影响，其中就包括对网络安全的影响。

2020年4月9日，美国智库兰德公司发布了一份报告：《在量子计算时代确保通信安全：管理加密风险》。该报告提醒，量子计算机可能会对当今最安全的通信构成威胁。

量子计算对网络安全的威胁

量子计算机能够解决传统计算机无法解决的问题，某些方面量子计算的发展能够推进科学和技术的发展，但却能对网络安全领域带来巨大威胁，尤其对公钥加密是极大的挑战。

在生活中，基于保护的通信使用“密钥”对数据和消息进行加密，因此没有密钥的任何人都无法破译它。即使是威胁行为者通过一些手段获取到了部分数据，在不能解密的前提下也仍然无法读取它。

公钥加密主要是建立在数学计算的基础上，传统计算机破译这些需要很长时间，甚至可能需要数万亿年才能使用暴力破解一组加密密钥，所以在面对威胁行为者使用暴力突破，加密算法能很好的保证我们的信息安全，但科学家们一直致力构建的量子计算机，就可以很容易地分解这些数字并破解代码。

量子计算在数字分解和数据库算法检索中能极大的减少计算时间和资源，这种能力使得量子计算机具备绕过现行防御的能力，直接暴力破解用于保护现有几乎所有网络通信的公钥加密,让公钥加密在量子计算面前不堪一击。

这可能彻底颠覆和完全破解现代信息和通信基础设施所依赖的数字加密系统，使得身份验证的安全与通信隐私在量子计算面前毫无安全保障，基于公钥加密的全球现存通信系统、安全设备等或都将面临巨大安全风险。

另外，现有的公钥加密通常使用更长的密钥长度来提高安全性，但更长的密钥需要更多的计算资源才能进行常规的加密或解密操作。

量子计算从根本上改变了破解密钥的资源规模，如果试图通过加长密钥长度来确保在量子计算中的等效安全，则对这些密钥进行常规加密或解密操作所需要的计算资源将是完全不切实际的大体量。

好在量子计算的发展还未到能对现有的安全产生颠覆性威胁的地步，比如现今的2048位RSA密钥被广泛用于互联网传输关键数据，但要破解这种加密需要一台拥有多达7000万个量子位的量子计算机。而目前可用的最大量子计算机是IBM的 53量子位量子计算机，这就意味着短期内不可能推出具备这样计算水平的量子计算机。

不过时代发展从未停下脚步，技术的突破也可能会早于我们的预期，即便短期内量子计算并不会对现有的加密技术产生巨大威胁，但对量子计算的研究从未停止，量子计算机对网络安全的威胁就会一直存在。

近年来，研究人员一直在努力生产“量子安全”加密技术，其中就包括抗量子密码的提出和研究。相较现有的密码算法，抗量子密码是一种更为先进的算法，假如有朝一日量子计算走出实验室并应用到现实世界里，抗量子密码算法就是保护网络安全最坚实的盾。

抗量子密码本质上是指“能够抵御量子计算机攻击的数学密码”。传统公钥加密算法背后的逻辑是，通信双方，即网站服务器和尝试与其连接的用户，能够使用两个不同但相互关联的密钥进行安全通信，分别是用于加密数据的公钥和用于解密的私钥。通信双方使用公钥和私钥交换秘密信息，以此创建一个安全、对称加密的通信渠道。

与现代算法不同，抗量子密码算法将使用所谓能够抵抗量子的算法取代现有公钥标准。去年7月，美国国家标准与技术研究院（NIST）就曾选择四种加密算法标准化作为公钥安全的国家标准，为量子计算机时代来临做准备。

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