面對量子挑戰，加密算法何去何從

　　量子計算機無(wú)可比擬的計算能力，給密碼學(xué)界帶來(lái)了種種隱憂(yōu)。在量子計算面前，加密技術(shù)可能會(huì )敗下陣來(lái)。因而有業(yè)內人士表示，如果有人利用量子計算機作惡，當前的加密措施很可能形同虛設，難以起到有效的防護作用。

　　就在不久前，黑莓公司宣布開(kāi)發(fā)出具有“量子抗性”的數字簽名，并表示要把這項技術(shù)添加到加密工具中。數字簽名是一種除原始作者外，任何人都不能更改軟件內容的加密方法。

　　所謂“量子抗性”數字簽名，抗的就是量子計算。這一技術(shù)的推出，顯示出量子計算已經(jīng)對現有的加密方式產(chǎn)生了威脅。那么，這種威脅是如何產(chǎn)生的?該“量子抗性”數字簽名的技術(shù)原理又是什么?

　　新舊博弈，量子計算潛力遠超傳統計算

　　數據加密的基本過(guò)程是，對原文和加密密鑰以某種算法進(jìn)行處理，從而獲得一段不可讀的代碼，即為密文，此為加密過(guò)程。當密文經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )傳輸給收信方，收信方可通過(guò)解密密鑰和加密算法的逆運算，解密算法，使密文轉變成原本的明文內容，此為解密過(guò)程。無(wú)論是加密還是解密過(guò)程，其中都涉及大量的計算工作。

　　當前，密碼體制分為對稱(chēng)式和非對稱(chēng)式兩類(lèi)。若加密密鑰和解密密鑰相同，其為對稱(chēng)密碼體制。該技術(shù)的特點(diǎn)是算法公開(kāi)、加密效率高，但安全性低。若加密密鑰和解密密鑰不同，則為非對稱(chēng)密碼體制。在傳輸過(guò)程中，加密密鑰可被公開(kāi)，而解密密鑰則被收信方單獨持有。

　　“量子計算不同于傳統的計算方式，傳統計算是基于0和1的二維計算，而量子則可實(shí)現N維并行運算，在運算效率方面的潛力大大超過(guò)傳統計算方式?！睗O翁信息技術(shù)股份有限公司總裁郭剛在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。

　　“量子計算速度非?？?，一旦量子計算機開(kāi)始被大規模使用，就能輕易破解一些加密算法，使其喪失防護能力?！惫鶆傉f(shuō)。

　　曾有研究人員計算過(guò)，分解一個(gè)二進(jìn)制位數為100的數N，假設量子計算機和經(jīng)典計算機的運算速度均是1010次/秒，由于量子計算能夠進(jìn)行并行運算，每次量子運算可一并處理2100個(gè)數據。因此，最終結果：經(jīng)典計算機用時(shí)為1027秒，量子計算機用時(shí)僅為10-10秒。

　　直面挑戰，以其人之道還治其人之身

　　在郭剛看來(lái)，量子計算技術(shù)未來(lái)一定會(huì )趨于成熟，科研人員也正在針對量子計算的威脅，設計與之抗衡的加密算法，從多維度保護數據安全，“以其人之道，還治其人之身”。

　　密碼研究者發(fā)現，目前量子算法并不能對所有加密算法都形成沖擊。比如涉及到格基向量、非線(xiàn)性方程組等計算方式的加密算法， 在面對量子計算挑戰時(shí)就能做到“穩如泰山”。在運算求解這些問(wèn)題時(shí)，與傳統計算方式相比，量子計算并無(wú)明顯優(yōu)勢。

　　此番黑莓公司提出的“量子抗性”數字簽名就是一個(gè)典型的例子?！霸摷夹g(shù)可能采用了對量子計算‘免疫’的算法，因而量子計算對其不起作用，故可以做到除原始作者外任何人都無(wú)法篡改軟件內容?！惫鶆偙硎?。

　　可以預見(jiàn)，量子計算將會(huì )對人工智能、材料設計、藥物合成等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響，也會(huì )給傳統密碼學(xué)帶來(lái)沖擊。不過(guò)，隨著(zhù)抗量子密碼體制的逐漸崛起，一股與之抗衡的力量也在潛滋暗長(cháng)，為維護網(wǎng)絡(luò )安全貢獻力量。