【6A版】加密技术如何对付量子计算机.doc

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1、7A版优质实用文档加密技术如何对付量子计算机导读：你可能认为量子计算机还属于科幻范畴，但近几十年它就有可能变成现实，而其超强的计算机能力也会对现有的加密技术构成威胁。那有没有加密方法能抵御量子计算机攻击呢？连线的这篇文章就对此做了科普，并指出这不仅是技术问题，更需要安全与效率的平衡。今年8月的时候，美国国家安全局（NSA）在其网页上更新了一段不起眼的内容，他们计划对现在政府和军方加密数据的方式更新，以期能够阻挡来自量子计算机的攻击。NSA的发言人表示，量子计算机能够带来更新更强的计算能力，显然现有的安全措

2、施和加密方式无法承受来自这种设备的攻击。如果要严密保护国家系统的安全的话，那么他们需要在这一方向取得显著发展。量子计算机对于过去的人而言听起来就像是遥远的神话，但现在人们普遍认为在5到30年内它就将成为现实。通过不断探索量子物理的法则，不管是NSA的绝密档案、银行记录还是邮箱密码，这种机器能够解密现在世界上绝大多数“机密”的数据。在意识到这可能的威胁后，密码学家们正在量子计算机大范围使用以前，抓紧开发能够防止量子破译的方案。现在看来，最可行的方案是基于格的数学方案（mathematicsoflattice

3、s）。这种方案有效性在于，要在一个拥有几百空间维度的格中找出隐藏的信息非常难，除非你知道那条秘径。但是去年十月，英国政府通讯总部（GCHQ）的密码专家发表论文指出，即便是最有效的格方案也面临着安全问题。这些发现意味着，在以效率为目标发展了几十年后，这种高效暴露出了安全风险。专家们通过简化他们方案中的格，导致这些方案更容易受到攻击。67A版优质实用文档7A版优质实用文档基于上面所述的问题，一些密码专家从去年开始都在做实验，看哪些基于格的方案会被量子计算机打破，而哪些至少对于现在而言又是安全的。对于编写密码和

4、破解密码的专家而言，这就是一场猫鼠游戏。当解码员沉默的时候，编码员为了效率会放松方案的安全性，有时候，其结果就是导致安全越过了那条红线。公开的秘密在谈论这一话题前，我们需要先对现在的加密方式有一个了解。事实上，当你每次访问以“HTTPS”开头的链接时，你都会发送和接收加密的信息，而这一安全的网络交易方式使用了基于加密技术的公共密钥。这一创造性的发明始于上个世纪70年代，而在此前，密码技术基本就是政府和间谍之间的比赛。通常而言，参与信息传递的人，例如一个人和他的对接人之间如果想要偷偷交流的话，要事先约定一个

5、暗号或者“钥匙”。而公共密钥的技术则可以让任何人给其他人发送一组加密信息，不管是否有人在偷听，只有指定的接受人可以解密，即使参与的人一开始并没有串通好。在公钥加密技术中，人们通过一些数学技巧来保证数据的安全性，一些数学问题解答起来容易，但是要用逆向工程解码则很难。例如，要计算机计算两个质数的乘积很容易，但是如果给计算机一个数，要它解出组成这个数的质因子，则可能要花费很多时间。在基于质数分解的方案中，这个质数就是某人并不与他人共享的“私钥”。而质数的乘积则是“公钥”，公开分发。当某人用公钥来加密信息时，只有

6、这个拥有私钥的人才能够解密信息。67A版优质实用文档7A版优质实用文档有两个公钥加密方案自上世纪70年代以来广为应用：一个是基于质因子的RSA方案，另一个是基于离散算法的Diffie-Hellman方案。虽然这两种方案并不是说一定就无法破解，但是没人能够找到高效计算出结果的方法。如果要用计算机将特定长度的公钥进行计算出来，可能要花费数年的时间。因此，这两种方案成了保护互联网信息的力盾。不过它们带来的这份安全，似乎已快来到了终结之时。Shor的算法计算机难以短时计算出结果这一神话在1994年被打破，当时AT

7、&T的研究人员PeterShor提出了一种理论，他认为未来的量子计算机会具有破解算法的能力。在普通计算机中，信息以比特的形式存储。比特存在两种状态中的一种，即0或者1，而计算机的计算能力与比特数量相称。但是在量子计算机中，数据是用量子位方式存储的，数据存储格式既可以是0也可以是1。由于大量的量子位，使得其中可以存在大量可能的组合形式和可能的个体状态。因此随着量子位数量的上升，量子计算机的计算能力会以指数级的方式增长。基于此，量子计算机比普通计算机会具有更强的运算能力。然而要开发出其潜力，还必须同时找到一个

8、合适的算法，能够充分利用这种同时存在的状态，即得到正确的解答。80年代量子计算机被提出来以后，超过10多年间都没有什么有用的算法出现，这个领域似乎前途暗淡。变化发生于1994年，Shor提出了一个量子计算机算法，能够高效破解了质因子和离散算法，也就是说打破了RSA加密方法和Diffie-Hellman密钥交换理论。于是一瞬间，人们对量子计算机的兴趣一下子燃烧了起来。随着Shor的算法揭示出了量子计算机高级的运算能力后，世界范围