量子计算来袭！你的数据还安全吗？

量子计算来袭！你的数据还安全吗？

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中国科技网

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来源

1.

https://www.stdaily.com/web/gdxw/2024-12/18/content_275260.html

2.

https://finance.sina.com.cn/stock/wbstock/2024-12-27/doc-ineaxqvm2269440.shtml

3.

https://blog.csdn.net/2401_83053014/article/details/136993426

4.

https://blog.csdn.net/runqu/article/details/138435647

5.

https://www.szzg.gov.cn/2024/xwzx/szkx/202412/t20241219_4948264.htm

6.

https://www.zglg.work/quantum-computing-zero/14

7.

http://www.lnsm.gov.cn/lnsm/zcfg/zcjd/2024042410433486738/index.shtml

2024年12月，中国科学家研制的105个量子比特“祖冲之三号”量子计算机在arXiv线上发表，超过谷歌的72比特处理器，成为目前超导量子计算的最强优越性。这一突破性进展标志着量子计算正在从理论走向现实，同时也引发了人们对数据安全的担忧。

量子计算是近年来科技领域最引人注目的前沿技术之一。与传统计算机使用二进制位（0和1）不同，量子计算机利用量子比特（qubit）进行计算，能够实现指数级的计算速度提升。2024年12月，中国科学技术大学发布的“祖冲之三号”量子计算机，以其105个量子比特的规模，刷新了超导量子计算的世界纪录。

量子计算的快速发展不仅体现在量子比特数量的增加上，更体现在其实际应用潜力的提升。例如，在药物研发领域，量子计算可以模拟复杂的化学反应过程，加速新药的研发进程；在金融领域，量子计算能够优化投资组合，提高风险管理效率。然而，随着量子计算能力的增强，一个不容忽视的问题日益凸显：我们的数据安全是否还能得到保障？

当前，互联网通信和数据安全主要依赖于公钥密码体系，其中最常用的算法包括RSA、Diffie-Hellman和椭圆曲线密码（ECC）。这些算法的安全性基于数学上的困难问题，如大整数分解和离散对数问题。然而，量子计算的出现正在改变这一格局。

1994年，数学家Peter Shor提出了著名的Shor算法，该算法能够在量子计算机上高效解决大整数分解和离散对数问题。这意味着，一旦量子计算机达到足够的规模，目前广泛使用的RSA和ECC等公钥加密算法将不再安全。此外，Grover算法的出现进一步加剧了这一威胁。Grover算法能够将搜索复杂度从O(N)降低至O(√N)，虽然对AES等对称加密算法的影响较小，但依然降低了其防护能力。

面对量子计算带来的挑战，密码学界正在积极研发新型加密算法，以确保未来的数据安全。美国国家标准技术研究院（NIST）自2016年开始启动全球征集遴选后量子密码标准的工作，并于2022年7月公布了重要进展。目前，主要的后量子密码技术路线包括：

• 基于格的密码学：利用格中数学难题，如最短向量问题（SVP）或学习带误差问题（LWE），具有较高的抗量子攻击潜力。NIST已将其选为标准算法之一。
• 基于哈希函数的签名体制：利用哈希函数生成数字签名，因其单向性和高效性成为后量子时代的重要选择，也被NIST选为标准算法。
• 基于编码的密码学：依赖于随机线性码的译码难度，McEliece方案是该领域的代表性算法，目前仍在评估中。
• 多变量公钥密码学：通过求解多变量多项式方程组的难度来保证安全性，尽管效率高，但安全性仍需进一步验证。

预计到2030年，我国在量子产业中的总体市场份额将达到15%，约2600亿元人民币。随着量子计算技术的不断发展，后量子密码学的研究和应用也将加速推进。NIST计划于2033年前完成向后量子密码的迁移，这为各行业提供了宝贵的过渡时间。

对于企业和个人而言，现在就开始关注和准备后量子密码学的相关技术是非常必要的。建议关注NIST的标准化进展，逐步在系统设计中引入后量子密码算法，确保未来能够平稳过渡到新的安全体系。同时，加强与科研机构和安全厂商的合作，共同推动后量子密码技术的发展和应用。

量子计算的发展是一场科技革命，它既带来了前所未有的机遇，也提出了严峻的挑战。通过持续的研究和创新，我们有信心构建更加安全可靠的加密体系，为数字经济的未来发展保驾护航。