量子计算机超越了传统超级计算机性能

据国外媒体报道，随着量子计算技术的不断发展，网络专家们担心数据安全未来会受到威胁。构建量子安全加密的竞赛正在进行。

谷歌的CEO桑德尔·皮查伊(Sundar Pichai)与Sycamore量子计算机

当谷歌表示，它已经超越了传统超级计算机的性能，实现了“量子霸权”时，专家们的反应既兴奋又担忧，他们担心下一代计算可能会影响到从医学到金融投资组合优化的一切。

10月，该科技巨头称，它的Sycamore量子处理器在200秒内完成了一项世界上最快超级计算机需要1万年才能完成的任务，尽管IBM等公司对这种量级提出了质疑。

量子计算机可以通过检查所有选项来找到最佳的路线或选择。这可能会涉及诸多的用途，比如寻找最具成本效益的货运路线，以及最有效的开采自然资源的方法。

专家们表示，量子计算有潜力通过对分子进行全面建模来改变材料科学和药物开发，它对相互关联的依赖关系进行建模的能力则可以优化金融投资组合。

然而，网络安全专家和情报机构担心，数据安全加密系统将会被量子风暴摧毁。

从WhatsApp等即时通讯服务，到网上银行、电子商务和安全网页浏览，加密是一切的基础。它使用RSA算法来打乱来自发送方的数据，并给接收方提供一个解密密钥。这些算法基于数学函数，而这些函数在一个方向上容易计算，但很难反求。计算两个大质数(素数)的乘积是容易的，但是分解大质数则非常困难。

伯明翰大学计算机科学学院高级讲师克里斯托夫·佩蒂(Christophe Petit)表示，“如果是300位或400位数字，分解会很困难，即使是使用最大的计算机。没有有效解决这个问题的方法，而加密技术正是依靠这种难度。”

由于量子计算机提供了额外的能量，像因式分解这样的问题很容易扩展。佩蒂警告称，“一旦大型量子计算机建成，我们今天使用的所有密码技术都将不复存在。”

第一台真正的量子计算机何时问世尚不确定。与全尺寸的商用计算机相比，制造具有量子性质的计算机还有很长的路要走，部分原因是量子计算机需要超低温条件。

对加密技术的破解，可能会让不法分子得以监视通信和数据——包括在军事机构之间流动的机密情报——或者得以进入关键基础设施和设施的后门。金融数据也严重依赖于易受攻击的量子加密。

网络安全公司Post-Quantum首席执行官Andersen Cheng指出，“要破解加密，你只需要一台在实验室条件下工作的量子计算机。”Andersen Chen将其比作制造引擎和变速箱，而不是制造一辆完整的汽车。他表示，“许多国家都在建造量子计算机，它们只需要一个工作引擎就能开始破解加密。”

“在公众舆论中，人们说，要等到10到20年后，我们才能拥有第一台完全商用的量子计算机。”Andersen Chen说道，“他们称，在网络安全领域，可能需要5到10年的时间，但在过去的两年里，情报界已经开始感到担忧。因为他们认为量子计算机将比我们所想象的要更早问世。”

包括美国国家安全局(NSA)、美国国家标准与技术研究院(NIST)在内的机构以及英国政府通讯总部在内的机构，都在致力于实现后量子网络安全。

为了构建抗量子加密，网络团队会找出同时处理能力没有优势的问题类别。这些应该是已经被理解，但需要大量时间才能解决的问题。

基于网格的加密是IBM等公司探索的一种主要方法。它使用高维几何结构来隐藏信息，没有密钥就无法攻克，即使对于量子计算机也是如此。Andersen Cheng表示，另一种技术则借鉴了卫星行业，在加密过程中会故意引入随机错误，使每次的输出看起来都不一样，即使加密的是相同的输入。

几十年来，一小部分网络研究人员一直在探索后量子安全协议，但专家表示，我们需要加快前进步伐。“我们不仅希望在量子计算机问世时做好准备，而且希望提前20年就做好准备。”佩蒂表示，“我们应该在电子投票系统、医疗数据和飞机等领域推出未来几十年都将安全的加密技术。即使20年后第一台量子计算机才问世，从某种意义上说，我们也已经晚了。”