加密系统维护着在线通信的安全,也使电子商务得以实现,而量子计算机的出现对许多加密系统都构成了威胁。玛格丽特·哈里斯在本文探索了量子时代各种保障网络安全的计划方案。
英国苏塞克斯大学的温弗里德·汉辛格提出了一个设想:建造一台足球场大小的计算机。他知道这个想法很难有人买单。答案就藏在汉辛格提出的计算机架构中。他和同事希望建造一台计算机,不做经典的0/1运算,而是利用十亿镱离子所具有的量子性质来进行运算。
汉辛格的梦想在其所在领域非同寻常,但追梦的路上他并非孤身一人。近些年政府和企业都已倾注了数十亿美元到量子计算的研发中。唯一的问题就是:如果量子计算机真实现了,它可能会给互联网带来破坏性的影响。
要想搞懂量子计算机为何会构成这样的威胁,我们先来看看加密系统。现今多数的加密系统都是围绕着“陷门函数”搭建的。量子计算机则不同。1994年,数学家皮特·索尔设计出一种算法,可以使量子计算机对较大的数字进行高效的因子分解。
西米连科指出现今广泛使用的加密方法即将失效,因为我们即将迎来一个“量子的千年虫时刻”。20年前的千年虫问题使许多电脑无法处理1999年之后的日期,害得大批科学家们手忙脚乱地修理系统、整理代码。
好消息是这种大规模的信息安全危机并不是不可避免的。广义来说,解决量子Y2K的方法分两类。第一种方法比较直接,就是替换掉像RSA这样容易受到攻击的加密方法,采用新方法来抵御用量子计算机进行攻击的窃听者们。
第二种方法就是基于物理学的加密。在这种密码学中,密钥不是以二进制的方式进行传输。相反,量子密码学中的密钥由随机生成的量子态光子串组成。量子密钥分发在面临任何类型的窃听时也还是安全的。
在过去,由于量子科学家和密码学家之间的互不信任,导致建立“量子安全”互联网的努力流产了。斯皮勒对后量子密码学发展的态度则属于柔和派。他认为长远看来,只要能有充分的理由去避开量子算法的攻击,你就可以把量子安全硬件和数字加密进行某种组合,从而达到安全通信的效果。