量子計算機時代的強大後(hòu)盾

什麽是量子計算機？

它是當今世界最新型的計算機，被譽爲“夢想的超高速計算機”。它擁有無可(kě)比拟的運算速度，甚至比當今的超級計算機還要(yào / yāo)快1億倍。它的出現勢必掀起各産業領域的技術革新狂潮，推動人類文明的發(fā／fà)展。目前，學術界有觀點認爲：距離量子計算機實際應用(yòng)的日子已經不遠，而(ér)其(qí)一旦投入實際使用(yòng)，目前耗時數十(shí)年(nián)的計算工作（例如(rú)：氣象預測和基因組分析等）有望在幾小時完成。

但是，量子計算機的強大處理能(néng)力也是一把雙刃劍。未來，我們在享受其(qí)帶來的便捷生(shēng)活的同時，也将面臨各種始料未及的風險。最直接的後(hòu)果就(jiù)是：保障當前通信安全的傳統密碼，例如(rú)“RSA密碼”¹，很可(kě)能(néng)在短時間内被輕易破解。
1RSA密碼：當今主流的密碼技術之一。其(qí)特點是：“采用(yòng)質因數分解的方法，将大整數分解成質數相乘的形式”，是世界首個既可(kě)用(yòng)于(yú)數據加密，又可(kě)用(yòng)于(yú)數字簽名的加密算法。

如(rú)果密碼無法保護機密信息，那(nà)麽網上購物和虛拟貨币交易将暴露于(yú)風險之中，引發(fā／fà)一連串的嚴重問題。這是普及量子計算機面臨的最大難題。爲迎接即将到來的量子計算機時代，世界各國的技術研發(fā／fà)部門正在積極探索全新的密碼技術，以确保量子計算機時代的用(yòng)戶信息安全。

一、量子計算機無法破解的密碼體制是什麽？

東芝研發(fā／fà)中心的秋山浩一郎表示：“關于(yú)量子計算機實用(yòng)化的具體時間，目前尚無法預測。但可(kě)以确定的是，量子計算機遲早會(huì)投入使用(yòng)。當然，量子計算機并非全無漏洞，輕易破解傳統密碼體制的風險就(jiù)嚴重推後(hòu)了其(qí)實用(yòng)化的時間。目前，我們急需解決來自(zì)兩方面的難題：技術方面和法律方面。作爲技術工作者，我們會(huì)在技術領域竭盡全力，以求早日研發(fā／fà)出可(kě)靠的密碼體制，确保用(yòng)戶的信息安全。”

早在2000年(nián)前後(hòu)，東芝就(jiù)與日本北海道教育大學一起，着(zhe／zhuó／zhāo／zháo)手基礎研讨工作。随後(hòu)，東京大學與日本産業技術綜合研究所(suǒ)也加入進來，成立了聯合研究團隊，正式開始密碼技術的研發(fā／fà)工作。

東芝研發(fā／fà)中心秋山浩一郎

公鑰密碼到底是怎樣的技術呢？秋山結合東芝研究團隊的抗量子計算公鑰密碼技術概要(yào / yāo)，爲大家(jiā)進行(háng / xíng)了講解。

秋山介紹道：“公鑰密碼按字面意思，就(jiù)是公開加密時所(suǒ)用(yòng)的‘密鑰’。雖然用(yòng)戶使用(yòng)該公鑰進行(háng / xíng)加密，但使用(yòng)公鑰本身卻無法解讀密碼。信息接收端必須擁有另一套私鑰才能(néng)解讀密碼。既然公鑰密碼使用(yòng)公開密鑰（公鑰），就(jiù)會(huì)存在這樣一種風險：有人将公鑰作爲線索破解密碼。但是，這種破解密碼的運算需要(yào / yāo)極長的時間，實際應用(yòng)中幾乎無法實現，所(suǒ)以公鑰密碼技術仍是安全的。此次研發(fā／fà)的抗量子計算公鑰密碼技術采用(yòng)了‘非線形方程式’算法，其(qí)運算難度遠超傳統算法，能(néng)夠确保密碼安全。”

此前，學術界也曾提出過(guò)很多“抗量子計算公鑰密碼”技術。其(qí)中，“格密碼”技術最具代表性，它采用(yòng)的是“基于(yú)格的最短向量問題”這種超難問題算法方式，即使是當前的量子計算機也難以破解。但是，這需要(yào / yāo)龐大的公鑰密碼以增加運算難度，這就(jiù)讓公開密鑰的數據量變得(dé / de / děi)龐大，因此難以實際應用(yòng)。

而(ér)東芝此次研發(fā／fà)的技術則不存在此類問題。它在非線形方程式的答案中，選擇最短算式作爲密鑰，大大削減了密鑰的數據量。此外，東芝研發(fā／fà)的技術還可(kě)以克服傳統格密碼所(suǒ)存在的一定概率解密失敗的課題。

“有學者認爲：新一代密碼技術市場将早于(yú)人們預期，在2020年(nián)啓動，到2030年(nián)，其(qí)市場規模将增長到2.1兆日元。因此，量子計算機難以破解的密碼技術将扮演舉足輕重的角色，成爲社會(huì)基礎設施的強大後(hòu)盾。我們目前正在緻力于(yú)密碼技術的研發(fā／fà)工作，旨在應對(duì)未來幾十(shí)年(nián)量子計算機的實用(yòng)化需求。”

二、抗量子計算公鑰密碼技術會(huì)給生(shēng)活帶來哪些影響？

目前，各國正在夜以繼日地進行(háng / xíng)着(zhe／zhuó／zhāo／zháo)量子計算機的研發(fā／fà)工作。考慮到性能(néng)和成本等因素，一般用(yòng)戶使用(yòng)量子計算機的日子還很遙遠。但是，不遠的将來，政府機關和一般企業将會(huì)根據業務需求，在技術可(kě)控的範圍内，引進量子計算機投入實際使用(yòng)。

如(rú)果上述夢想成真，量子計算機被濫用(yòng)于(yú)破解密碼的風險必将突顯。那(nà)也正是我們此次研發(fā／fà)的抗量子計算公鑰密碼技術大顯身手的好時機。

“抗量子計算公鑰密碼與目前的RSA密碼一樣，不爲一般用(yòng)戶所(suǒ)知，默默無聞地發(fā／fà)揮着(zhe／zhuó／zhāo／zháo)巨大的作用(yòng)。量子計算機的實際應用(yòng)自(zì)然能(néng)讓我們的生(shēng)活變得(dé / de / děi)更加方便，但如(rú)果抗量子計算公鑰密碼體制的實用(yòng)化步伐沒能(néng)及時跟上，在信息安全方面無法維持現有的安全體制，通信領域的便利性也将不複存在。量子計算機時代真正到來之時，不應給人們生(shēng)活帶來困擾，而(ér)應保持社會(huì)的平穩運行(háng / xíng)。因此，确立保障現有便利生(shēng)活的密碼技術是當務之急。”

總而(ér)言之，量子計算機時代離不開新一代密碼技術的支持，隻有這樣，人們才能(néng)在享受量子計算機帶來的高效生(shēng)活的同時，不必擔心數據安全問題，可(kě)以和以前一樣，用(yòng)郵件收發(fā／fà)重要(yào / yāo)文件，用(yòng)線上支付的方式進行(háng / xíng)網絡購物。換個角度考慮，量子計算機有了強大的密碼技術作後(hòu)盾，安全性得(dé / de / děi)到了保障，也必将以更快的速度得(dé / de / děi)到推廣普及。在即将到來的量子計算機時代，有了東芝抗量子計算公鑰密碼技術的加持，安全高效的未來生(shēng)活不再是夢想！