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上周，谷歌發(fā)布報道稱取得量子計算重大進展，隨后又很快撤回了這篇報道。但無論該報道是否過早，傳統(tǒng)加密確實時日無多了。

可喜可賀！生活在這個時代，能夠見證計算歷史上最為重大的進展——量子權(quán)力(Quantum Supremacy)的出現(xiàn)，不能不說是一種幸運。沒錯，量子權(quán)力的出現(xiàn)至少跟互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)建同等重要，而其意義也是振奮與威脅并存，尤其是與安全相關(guān)的時候。

量子權(quán)力是什么？

幾天前，《財富》報道稱，在可用量子計算機制造競賽中一馬當(dāng)先的谷歌，在美國國家航空航天局 (NASA) 網(wǎng)站上短時發(fā)布了一篇研究論文，宣稱已獲得量子權(quán)力。該里程碑就是量子計算機終于能傳統(tǒng)二進制經(jīng)典計算機所不能——要么是前所未有的計算速度，要么是解決傳統(tǒng)計算機根本無法解決的數(shù)學(xué)問題。谷歌的報告似乎顯示二者兼而有之：谷歌的量子計算機能夠在三分鐘內(nèi)完成全球最快的電子計算機要花 1 萬年才能做完的事。

但谷歌在幾小時內(nèi)就撤回了該報告。沒錯，這可能意味著谷歌尚未達到量子權(quán)力。但如果谷歌真的沒做到，又怎么會曝出這么詳細(xì)的研究論文，然后又對此事緘口不語呢？谷歌、IBM 和中國研究人員都公開宣稱最早今年就會出現(xiàn)量子權(quán)力。或許，谷歌發(fā)布又撤回的行為是一次意外，提早泄露了某些之前討論過的公關(guān) (PR) 策略。

自 1959 年 物理學(xué)家理查德·費曼 (Richard Feynman) 提出使用量子力學(xué)特性塑造新型計算范式以來，全世界都在等待量子權(quán)力出現(xiàn)的那天。現(xiàn)在，這一天似乎到來了。至少，量子計算的威力讓我們仰賴的傳統(tǒng)加密即將無法再繼續(xù)保護我們。

密碼告破

量子計算在很多問題上的原始計算性能并沒有那么突出。甚至在很多用例中量子計算機比傳統(tǒng)計算機還慢。但在兩類計算問題上，量子計算確實尤為擅長。

一類是非結(jié)構(gòu)化搜索。量子計算領(lǐng)域中的 Grover 算法可使非結(jié)構(gòu)化搜索的線性算法復(fù)雜度直接開平方，實現(xiàn)相對于經(jīng)典計算的指數(shù)級加速。最重要的是，該算法腰斬了對稱密鑰和散列的防護強度，減弱了AES-256、AES-128、SHA2-256、SHA2-128 等加密算法的安全性。想要抵抗量子計算攻擊，對稱密碼和散列的密鑰長度得翻倍。

量子計算機具有巨大優(yōu)勢的另一類問題，是求解在數(shù)學(xué)公式中運用大質(zhì)數(shù)的方程——現(xiàn)代公鑰非對稱算法的基礎(chǔ)。1994 年，量子物理學(xué)家 Peter Shor 證明此類問題用量子計算機可以在幾秒到幾分鐘時間內(nèi)解決。我們只要有足夠的量子位，當(dāng)今非對稱密碼和數(shù)字簽名方案就將坍塌。

第一臺能用的量子計算機出現(xiàn)于 1998 年，僅有 2 個量子位。但即便就用這 2 個量子位，該量子計算團隊也證明了 Shor 的算法只要有夠用的穩(wěn)定量子位就可以解出任意大小的質(zhì)數(shù)方程。自那以后，所有量子計算機制造者（超過 100 個不同團隊在研制量子計算機）都在嘗試給自己的計算機增加量子位和穩(wěn)定性（糾錯能力）。

我們真的擁有量子權(quán)力了嗎？

多年來，量子位規(guī)模（或穩(wěn)定性）但凡有所增長，量子研究人員都會公開宣布。但從去年開始，他們停止更新這種漸進式增長的消息，轉(zhuǎn)而宣布已接近量子權(quán)力。

假設(shè)谷歌確實取得了其他公司尚未達成的成就——大幅提升了量子位的穩(wěn)定性。那就意味著其他公司就算現(xiàn)在還沒實現(xiàn)，也終會找到取得同樣成果的方法。

不在構(gòu)建更強大量子計算機的路上取得重大突破，不破掉當(dāng)今世界依賴的大多數(shù)加密算法，就稱不上達成量子權(quán)力。

也就是說，HTTPS、TLS、WiFi、數(shù)字證書、智能卡、FIDO 身份驗證令牌、加密貨幣等等要么即將被破解，要么已經(jīng)被破解。可以想見，世界各國政府一直在嗅探和存儲對手當(dāng)前“受保護的”網(wǎng)絡(luò)流量，就等著自己能夠讀懂對方秘密的那一天到來。谷歌的量子權(quán)力聲明有可能是虛晃一槍或過早發(fā)布，但都無所謂。因為無論哪種情況，公司企業(yè)都需開始慎重思考自己的后量子時代遷移計劃。

《財富》報道：

https://fortune.com/2019/09/20/google-claims-quantum-supremacy