用量子計算保護數據：你是選擇觀望還是成為“先嘗螃蟹的人”？
責編：gltian ｜2018-11-28 13:34:02是時候為大家澄清一個謬論了：量子計算仍然只是一種理論！事實很明顯并非如此。如果你不相信，可以繼續閱讀此文。事實上，在理論物理學家Richard Feynman提出量子計算概念的50多年后，量子理論正一步步走進現實，目前量子計算已經完成了理論階段，加之有開源的方法推動量子計算程序的開發，實現量子計算商業化已經并不遙遠。
D-Wave公司就首次向公眾開放了其量子計算能力，超過100個早期應用程序（其中70%是在云中構建的）可以運行在量子計算機上，用于模擬天氣模式和海嘯，優化酒店廣告展示，以及解決復雜的計算機網絡問題等。
甚至科技巨頭IBM也開始參與其中，推出了世界首個商用“通用”量子計算服務IBM Q系統，該系統建立在IBM的Quantum Experience的技術之上。雖然目前該技術尚不成熟，但是IBM將圍繞其展開一項長遠的戰略規劃。IBM認為，這個系統對發展未來量子機的市場至關重要，未來量子機器將可以解決傳統計算機無法運行的復雜運算。云服務是創建有用量子計算機鏖戰的最新進展。
除IBM外，對這項技術感興趣的公司還包括微軟、Alphabet、摩根大通、三星、巴克萊、戴姆勒股份公司以及橡樹嶺國家實驗室等。例如，去年9月，微軟就曾展示了其在拓撲量子位以及硬件軟件生態系統開發方面取得的進展，發布了為駕馭規模化量子計算機而專門優化的新的編程語言，讓開發者能夠編寫量子程序，在當前的量子模擬器上調試，并能夠在未來真正的拓撲量子計算機上運行。
注意，這里只是列舉了部分對該技術感興趣的企業，并未細數想要獲取該技術的國家。比如，中國就曾表示，它希望中國的量子計算能力可以在10年內達到全世界計算能力總和100萬倍。
無論是企業還是國家的發展事實都告訴我們，應該消除關于量子計算機的誤解：它們是真實可行的，并且該技術已經不再局限于大學、國家實驗室以及聯邦政府。它們將切實地改變我們開展業務和日常事務的方式。
不過目前，至于這項技術究竟是好是壞還尚待觀察。
下面是關于量子計算的一些關鍵信息：它的計算能力將幫助我們解決（至少在我們有生之年可以實現）曾經被視為“無解”的數學問題。它快速處理數據的能力將為我們提供改變游戲規則的可能性。這也就意味著，該技術將能夠為藥物治療、建筑材料、人工智能、天氣預報、戰爭能力，當然還有數據保護等方面帶來實質性的改變。
受量子計算能力影響的一個數據保護領域就是“加密”。隨著量子計算的發展，加密技術以及利用加密技術保護的數字信息都面臨著威脅。攻擊者利用電腦破解加密文件歸根結底只是時間問題。大多數現代加密系統，如 Diffie-Hellman 和 RSA，都是基于一個前提——讓黑客計算很長的時間才能找到密鑰。
由于量子計算并不按這個套路出牌，它不需要一次一次地進行組合，使用量子比特就可以一次就試遍所有的密碼組合，幾秒的時間就找出正確密鑰，這也就導致使用傳統公鑰基礎結構（PKI）的系統很容易崩潰。
除此之外，這也會極大地改變甚至威脅到我們的生活。試想一下，用于身份驗證的所有（頒發給網站、電子郵件和數字簽名）安全證書都可以輕易地被量子計算破解，我們又憑什么抵抗來自網絡犯罪分子和敵對國家的入侵。
說到這里，可能會給大家一種“天要塌了”的感覺，所以在此要明確一下我的觀點：我們并不是說“明天”就會發生這種加密災難，但是我們確信這種災難一定會在我們有生之年內發生。當然，這也是任何新技術都會面臨的問題：時機！
所以說，你是選擇坐觀其變再確定下一步行動，還是在資源允許的情況下，成為該技術的早期采用者？以下是一些可能有助于你做出最終決定的想法：
如果貴公司不是一家數據依賴型企業，那么未來幾年在您選擇“觀望”時，您將會非常安全。等到您擔心量子計算的時候，說明您可能已經遭受了更能直接影響您的其他障礙。
但是，如果貴公司是一家數據依賴型企業——比如持有并使用大量個人身份信息的銀行、金融機構或組織——那么，您可能會希望成為首批“量子列車”的持票人之一。注意，如果你過去有一直追蹤這方面消息的話，你應該知道已經有多趟“列車”（這里指量子計算方面的研究成果）已經駛出了車站。
其中一個與加密相關的量子成果就是量子密鑰分配（QKD）。這是一個有趣的概念，這個過程依靠的是量子力學的物理定律，而不是通常密鑰分配所依賴的計算復雜度，從而讓密碼系統的安全性提高到了一個新的高度。
迄今為止，QKD在理論上和實驗上都取得了很大的進展，世界上眾多研究小組研制的實際系統無論密鑰傳輸速率、傳輸距離還是系統穩定性方面都有了大的突破，而少數公司也開始提供商業的點到點QKD設備。
它雖然并不是準確意義上的量子計算，但是至少你正在使用量子物理來幫助阻止潛在的未來量子計算攻擊，這已經算是很酷的嘗試了。新技術的出現總是需要時間的驗證，試想一下，20年前，你的家用電腦有56.6 kbit / s的速度都已經很了不起了，再看看經過20年的發展，現在你的電腦速度達到了多少？
同樣地，我們也要給量子計算20年時間，這并不是很長一段時間，畢竟一切發展都需要有一個開始，網絡銀行的首次嘗試始于20世紀80年代初，到了2001年，美國銀行已經有近300萬人使用在線銀行業務。換句話說，變化發生地異常迅猛！
因此，雖然我們對于量子計算的未來仍然處于未知的狀態，但是如果貴公司是一家數據密集型企業，并且計劃在未來幾年內使用并保留這些數據，那么建議您需要重新開始考慮新的加密形式，以替代現行的加密方式。