量子计算机的发展,意味着距离所有公钥加密被破解可能仅有几年时间了。每个秘密都会被人获知的那一天,已迫在眉睫。

量子计算和密钥加密的相爱相杀-量子客

十几年前,没多少人知道什么是量子物理、量子计算机和量子加密。当时便有这方面的专家提出:当量子计算成为主流,依赖难解大质数方程的现有数字加密方法将不再具备保护秘密的功能。

自1976年非对称加密概念提出以来,大多数秘密便受到基于此概念的加密算法或协议的保护,比如RSA、SSL、TLS和HTTPS。大多数网站、经数字签名的下载、金融交易、虚拟专用网(VPN)、智能卡和绝大多数无线网络,在量子计算面前都将被剥去加密的外衣,露出本不应暴露的秘密。

现代安全通信所倚仗的,就是传统数字计算机无法轻易分解的涉及大质数的多因子方程。只要有计算机能做到这一点,比如量子计算机,那所有靠此方法保护的秘密就都玩完了。

有人提出,世界几大主权国家都在收录加密网络流量以供日后解密,就等着技术发展到能够轻易破解密码的那一天。到时候,美国将能读取俄罗斯和中国的绝密通信,反之亦然。

然而,量子计算机到底什么时候能成为主流?这个问题没人说得清。正如量子物理界盛传的一个笑话说的:量子计算机嘛,当然“总”是10年之内出现咯。20年前说的10年之内,10年前还是说10年之内。

量子计算机的原理

剑桥大学量子计算(CQC)商业发展科学主管,理论物理学家MarkJackson博士认为:4-5年之内我们就将迎来量子计算机,而在某些领域,有限的商业应用,比如量子化学,很可能在2021年中就面世。是什么东西变了呢?那就是我们现在的很多量子计算机、量子设备和量子软件已经足够先进,无需所谓“纠错”即可投入实用。

因为运行机制不同,量子计算机性能秒杀传统数字计算机。很明显,量子计算机依靠量子力学运作,而数字计算机靠的是二元运算。中央处理器(CPU)里的每个晶体管或逻辑门在同一时刻只能有一种“状态”:“开”或“关”,“导通”或“截止”,“1”或“0”,即所谓的“二元”。

量子计算机则基于量子位元(qubit或qbit)。每个量子位元在同一时刻可以有两种状态。因此,1个量子位元等同于2个二元逻辑门。量子位元在同一时刻能呈现出的状态数量便随位元个数的增加而呈2的指数级上升。2个量子位元同一时刻会有4种状态,3个位元会有8个……

于是,一台不怎么大的量子计算机,就可以破掉我们所有之前持有的所有公钥/私钥对。只不过,需要有效纠错。