中国研究团队破解加密算法，量子计算威胁金融安全
中国研究团队破解加密算法，量子计算威胁金融安全
近日，上海大学王超教授领导的研究团队利用加拿大D-Wave公司的量子计算机，成功破解了包括Present、Gift-64和Rectangle在内的基础加密算法。这些算法都基于SPN（置换置换置换网络）结构，该结构是军事和金融领域广泛使用的高级加密标准（AES）的基础的一部分。这一突破不仅标志着量子密码学的重大进展，也对包括银行和军队在内的关键部门长期采用的密码保护机制构成了“实质性的威胁”。
研究突破：首次实现真实量子计算机破解
研究团队使用D-Wave Advantage量子计算机，通过量子退火算法实现了这一突破。量子退火算法模拟了加热然后冷却以使金属变硬的冶金过程，能够快速解决数学难题。在量子世界中，由于量子隧穿效应，算法可以直接找到最优解，而不需要像传统算法那样反复尝试。
王超团队将量子退火算法与传统数学方法相结合，设计了一种新的计算架构。他们提出了两种技术路线：一是将密码攻击转化为组合优化问题，通过Ising模型或QUBO模型求解；二是融合量子退火算法与数学方法，优化密码部件攻击。实验结果表明，D-Wave Advantage在实际攻击能力上表现出色，且量子退火算法能有效避免NISQ量子计算机VQA算法的致命缺陷。
对金融安全的威胁
这一突破引发了对现有加密体系安全性的担忧。SPN结构是AES（高级加密标准）的基石，AES被广泛应用于军事和金融领域的加密协议中。尽管AES-256因其极高的安全性通常被认为达到了军用级标准，但最新的研究表明，随着量子计算机技术的进步，这种曾被认为坚不可摧的加密标准可能很快就会面临安全威胁。
全球知名咨询公司Everest Group的高级分析师Prabhjyot Kaur指出：“当今企业依赖的许多加密算法（例如RSA和ECC），都建立在那些经典计算机难以有效解决的数学问题的基础之上。然而，量子计算的出现威胁到了这些算法的安全性。随着量子计算的进步，对强大的量子安全或后量子加密解决方案的需求正日益增多。”
不同观点：突破还是夸大？
对于这一研究成果，业界存在不同看法。一些媒体认为这标志着“量子计算机开始破解军用级加密”，甚至宣称Q-Day（指量子计算机发展到足够强大的那一天，它们能够破解目前互联网上广泛使用的公钥加密算法）的提前到来。科技媒体SMQKE发文表示：“中国现在可以用量子计算机破解与银行使用的加密方法相同的算法。时间线（指Q-Day来临的时间线）在一夜之间加速了。”
然而，也有专家认为报道存在夸大之嫌。福布斯等媒体指出，虽然这一成果展示了量子计算在破解加密算法方面的潜力，但距离真正威胁现有加密体系还有很大距离。D-Wave公司发言人也对此进行了澄清，强调目前的量子计算技术仍处于早期阶段，对现代加密系统没有直接风险。
未来展望：量子安全技术的研发
尽管量子计算带来了严峻挑战，但学术界和工业界正积极研发后量子密码学方案，并推动相关标准制定。预计这些新技术将在未来几十年内逐步取代当前脆弱的加密系统，为信息安全提供更坚实的保障。
王超在论文中表示：“通过这一探索，有望在未来建立一种将人工智能算法与量子效应和数学方法相结合的计算架构。”这一研究展示了量子退火算法在破解RSA公钥密码方面的潜力。通过实验，研究证明了量子退火算法在处理组合优化问题和指数级空间搜索问题时的有效性，将量子退火算法与经典算法相结合的混合架构在解决复杂问题时也表现出了优越的性能。这对于提高量子算法的实用性和推广量子技术在安全领域的应用具有重要价值。此外，研究还指出了量子退火算法在实际应用中的优势，尤其是在面对大规模问题时，其全局寻优的能力可能成为未来密码学研究的关键。
这一突破提醒我们，量子计算的发展要求我们必须加快抗量子安全技术的研发与部署，以适应新时代的信息保护需求。