警告！量子計算將重塑世界格局，也可能帶來(lái)新的“危機”

　　【導讀】量子計算無(wú)疑是人類(lèi)計算領(lǐng)域最激動(dòng)人性的突破，但有幾個(gè)重要的趨勢或風(fēng)險值得密切關(guān)注：“量子能力”將成為一國在國際上建立話(huà)語(yǔ)權的、新的重要基礎;量子計算可能帶來(lái)“量子危機”，即可能給國防、金融等部門(mén)帶來(lái)新的安全風(fēng)險;有必要在“前量子時(shí)代”提前做好準備，以應對未來(lái)可能的量子攻擊。這篇寫(xiě)給美國政府及相關(guān)部門(mén)的文章也同樣值得我們重視。

　　隨著(zhù)原子力量的開(kāi)發(fā)和釋放，20世紀孕育誕生了核時(shí)代。如今，我們正處在一個(gè)同樣重要的、不可逆轉的突破口上：從量子力學(xué)中吸收計算能力的時(shí)代即將到來(lái)。

　　從促進(jìn)癌癥研究，到揭秘多姿宇宙，掌握量子計算可能為人類(lèi)帶來(lái)無(wú)盡的好處。

　　但是，同樣的計算能力也可用來(lái)揭開(kāi)更多的秘密——從你的私人財務(wù)狀況和健康記錄，到企業(yè)研究項目和政府機密情報。

　　這不只限于理論：由數學(xué)家彼得·肖爾(Peter Shor)提出的一種算法表明，量子計算機能比經(jīng)典計算機更加高效地分解大數字。大數分解是如今加密標準的基礎。

　　掌握量子計算的結果，雖然不像蘑菇云一樣帶來(lái)強烈的視覺(jué)或震撼，但其重要性卻毫不亞于72年前在新墨西哥州Trinity基地用爆炸照亮整個(gè)天空的科學(xué)家們所面對的結果(譯者注：1945年，美國在Trinity試爆第一顆原子彈,開(kāi)啟了美國的核子紀元)。

　　就像在整個(gè)冷戰期間，原子武器象征著(zhù)力量，在當今越來(lái)越數字化、越來(lái)越相互關(guān)聯(lián)的全球經(jīng)濟中，量子能力很可能會(huì )重新定義霸權。

　　不同于通過(guò)二進(jìn)制比特處理信息的經(jīng)典計算機，量子計算機開(kāi)發(fā)量子比特(qubits)在多個(gè)狀態(tài)下同時(shí)存在的能力。這使得量子計算機能夠以超乎想象的速度進(jìn)行極其復雜的運算，并解決特定種類(lèi)的問(wèn)題。這些問(wèn)題超越了如今大多數先進(jìn)的超級計算機的能力范圍。

　　如今，量子計算機開(kāi)始走出實(shí)驗室，尋找更廣闊的投資，并拓展其應用。今年10月，谷歌宣布，其到今年年底有望實(shí)現計算科學(xué)領(lǐng)域的突破——即量子計算機超越經(jīng)典計算機。

　　包括中國在內的世界各國，都正將大量資金投入到研發(fā)領(lǐng)域，而世界可能在未來(lái)十年內的某一天見(jiàn)證：某個(gè)國家可利用量子計算機使許多今天最為復雜的加密系統失效。

　　中國發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛星“墨子號”

　　在美國，從專(zhuān)業(yè)學(xué)者到國家安全局，已經(jīng)達成了一個(gè)廣泛的共識，就是量子計算機將會(huì )撼動(dòng)當前保護全球金融市場(chǎng)和政府內部運作的安全協(xié)議。

　　目前，世界各地的情報機構都已經(jīng)開(kāi)始將截獲的，當前無(wú)法破解的加密通訊信息進(jìn)行歸檔，希望將來(lái)計算技術(shù)進(jìn)步后，能將現在無(wú)法讀取的無(wú)用數據變?yōu)闈撛诘挠袃r(jià)值的情報。

　　與此同時(shí)，某些國家也可能利用量子力量來(lái)攻擊西方資本主義核心的銀行和金融系統。

　　每個(gè)人都見(jiàn)識過(guò)個(gè)人黑客滲入一個(gè)系統時(shí)所能造成的破壞。想象一下，當一個(gè)國家攔截全球流動(dòng)的加密金融數據，并能像你閱讀這篇文章一樣容易讀取這些數據，會(huì )是一個(gè)什么樣的效果。

　　量子計算機體積非常龐大，價(jià)格非常昂貴，以至于除卻全球大科技公司和資金充足的研究型大學(xué)，大多數的量子計算機將由國家擁有和維護。這意味著(zhù)首次量子攻擊很可能是由敵視美國及其盟友的國家組織的。他們可以像美國及其盟友所做的那樣，在破解納粹密碼后讀取軍事公報。

　　簡(jiǎn)言之，量子計算既帶來(lái)了空前的機遇，也帶來(lái)了嚴重的威脅。美國必須與全世界的盟友合作，領(lǐng)導這一過(guò)渡進(jìn)程。不論議員們是想將其看作一項新的曼哈頓計劃，還是登月競賽，美國都不能放棄這種在科學(xué)發(fā)現或是國際安全方面的領(lǐng)導地位。

　　做好準備，量子危機正在快速來(lái)臨。

　　在過(guò)去，政府部門(mén)與許多公司花了五年多的時(shí)間，斥資近5000億美元為Y2K(千禧危機)做準備，結果對大多數人來(lái)說(shuō)無(wú)關(guān)痛癢。但是，美國并未對專(zhuān)家所稱(chēng)的Y2Q(量子危機)做好準備，而現在是做好準備的時(shí)候了。

　　即使處在一個(gè)前量子時(shí)代，對量子安全加密的需要仍是真實(shí)存在的。銀行、政府機構、保險公司、醫院、公共機構和航空公司，現在都需要考慮如何實(shí)施能夠承受量子攻擊的安保與加密措施。

　　在復雜的大型網(wǎng)絡(luò )里，即使是一次相對簡(jiǎn)單的更新也可能需要數年時(shí)間。量子安全加密依靠的是即使是量子計算機也難以解決的數學(xué)方法。挑戰在于：確保數據流通過(guò)的每一個(gè)點(diǎn)，甚至該數據本身，都處在量子安保系統的防護之中。

　　目前，在北美及美國的盟友中，一些私營(yíng)企業(yè)的研發(fā)正在推進(jìn)。例如，谷歌和IBM都擁有廣為人知的構建可行量子計算機的項目。像ISARA這樣的一些公司，一小部分加密專(zhuān)家和程序員正在建立量子安全解決方案，以幫助高風(fēng)險行業(yè)，以及那些已經(jīng)開(kāi)始自我保護的組織。

　　IBM研發(fā)50量子比特計算機原型

　　美國及其盟友必須要采取切實(shí)步驟，準備應對量子威脅。

　　國家標準和技術(shù)研究所正在評估量子加密的備選算法。其它組織，像歐洲電信標準協(xié)會(huì )和國際電信聯(lián)盟正致力于確保我們的連接系統的標準繼續朝著(zhù)符合量子安全的方向發(fā)展。美國及其盟友必須通力合作，憑借這些努力實(shí)現科學(xué)發(fā)現、技術(shù)進(jìn)步和國家安全的目標。

　　當公司建立強大的量子機器，其領(lǐng)導者必須同時(shí)了解這些機器所帶來(lái)的風(fēng)險，以及所需的應對措施;每個(gè)行業(yè)的主管也需要了解量子計算將對他們的遺留系統帶來(lái)的影響，并做好應對準備。至少，這意味著(zhù)要翻新他們的網(wǎng)絡(luò )、計算機和加密的程序，以使其能夠承受一次量子攻擊。

　　目前最重要的是開(kāi)始為政府系統的巨大網(wǎng)絡(luò )做準備，因為從處理社會(huì )安全檢查，到分析大量電子情報，政府系統與這一切息息相關(guān)。