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用量子計算機破解加密的構(gòu)想基于一個事實，即，當前加密方法所使用的加密密鑰，依賴于用來加解密被保護信息的一個秘密密鑰。這些密鑰是隨機（更準確的說是近似于隨機）的長串數(shù)字，由加密信息和解密信息的各方共享。理論上可以用多種數(shù)學過程確定該密鑰，然后以之解密信息。

直到最近，對加密信息的最佳防護還是采用真正夠長且盡可能隨機的密鑰。雖然足夠強大的計算機可能最終得以算出該密鑰，其耗時也足以讓該密鑰毫無用處。畢竟，現(xiàn)有計算機的算力要算出這種密鑰，大概得等到宇宙終結(jié)了。

但隨著量子計算機的出現(xiàn)，情況發(fā)生了改變。現(xiàn)代量子計算機的算力比最先進的二進制計算機高出幾個數(shù)量級。為保證信息不被解密，就需要采用抗量子的加密方法和真正夠長的密鑰，因為密鑰越長，破解加密的耗時越久。

一次一密

想要真正安全的通信，就得每次溝通信息都共享一個新的密鑰——密碼學家所謂的一次一密加密體制。因為每個密鑰只用一次，破解此類加密相當困難。

但難不等于不可能。只要計算機夠快，就有可能算出正在使用的密鑰，然后解密用此密鑰加密的所有信息。直到最近，找出此類密鑰的風險都還幾近于零，但那是在商業(yè)量子計算機出現(xiàn)之前的事了。IBM已在2019年1月初發(fā)布了其商業(yè)量子計算機。而中國正在研制比商用型更加強大的量子計算機。一次一密體制被破的風險就在眼前。

可以為每次加解密會話采用更長的密鑰來避免此類風險，但這需要能分發(fā)更長密鑰的方法。于是，量子分發(fā)網(wǎng)絡(luò)開始出現(xiàn)，比如紐約市 Quantum Exchange 運營的那些。該公司正在將其量子分發(fā)網(wǎng)絡(luò)往紐約之外的地區(qū)擴展，考慮到該公司總部設(shè)在華盛頓特區(qū)，此類運作應(yīng)該也會在美國首府開展。

量子密鑰分發(fā)用光子一次發(fā)送一比特密鑰。可以根據(jù)量子物理定律來檢測該光子是否被收發(fā)雙方以外的人偷窺——因為光子一旦被觀測就會發(fā)生改變，極化或自旋狀態(tài)會變。

安全傳輸密鑰

如果接收端檢測到足夠的改變，就可以假定該密鑰已經(jīng)被觀察過，本次會話即宣告終止，另選其他傳輸介質(zhì)開始新的會話。這樣就能安全傳輸密鑰，再以該密鑰保護所傳輸信息的安全。

華爾街金融服務(wù)公司與其外地數(shù)據(jù)中心之間的密鑰分發(fā)已經(jīng)采用了此類安全方式。最終，Quantum Exchange 計劃在華盛頓和波士頓之間提供此量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。

隨著量子計算機應(yīng)用的推開，量子密鑰分發(fā)也變得更加必要。雖然普通黑客負擔不起破解抗量子加密的技術(shù)成本，國家政府卻是可以的。

中國科學家已經(jīng)通過基于空間的量子分發(fā)打破了之前光纖量子網(wǎng)絡(luò)的距離障礙，中國研發(fā)的量子計算機也比IBM剛剛發(fā)布的商用型先進不少。

IT人員需留意企業(yè)數(shù)據(jù)保護

目前，IT運營人員需開始采取非常規(guī)方法保護他們的信息。這意味著不僅僅采用抗量子加密，還要應(yīng)用量子密鑰分發(fā)，以便能夠頻繁更換加密密鑰以挫敗密鑰竊取型批量數(shù)據(jù)盜竊行動。

量子計算現(xiàn)已為信息安全帶來了真正的風險，IT部門需考慮將量子密鑰分發(fā)作為確保企業(yè)通信安全的方法。等待觀望不可取，再等下去可能就會成為第一家被報告由于量子計算機導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露的公司了。