美国防大学《棱镜》杂志发文分析量子计算对美国家安全构成的网络威胁

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来源：国防科技要闻

作者：张明月

编者按：量子计算既会对国家安全产生网络威胁，也存在潜在的战略优势。量子计算将推动生物学、化学、物理学等诸多学科的科技进步，但在网络安全领域，也可被对手国家用于破解公共密码系统。美国在信号情报和保护国家机密方面一直处于领先地位，但当前美国与对手在量子技术投资方面差距明显，这将严重削弱美国维持的信号情报技术优势。美国须加快行动，重新调整加密公共和私营部门数据的算法和系统，关注量子计算带来的安全与优势，以维持美国未来在该领域的领先地位。

01、量子与加密

摩尔定律认为，量子计算未来可将计算能力提高约1万倍。从理论上讲，量子虽存在但还未实际应用，建造大型量子计算机面临误差导致的振动、电磁波和温度波动等各种工程挑战。目前使用的RSA和“椭圆曲线”主要公钥算法，被认为易受量子攻击。科学家预测，研究人员需在未来20年内克服以上挑战，才能使量子计算机破解目前使用的主流公钥方案。但大部分专家认为，“量子霸权”在未来10年具有可信的可行性，因此，美国应立即制定投资计划采取行动，以防止未来形成敌对国家“垄断解密市场”的局面。

02、量子创新竞争

①私营企业。IBM已发布20量子位系统商用量子计算机，并宣布开发出磁带备份加密技术；世界首家量子计算机商业供应商D-Wave宣布开发出下一代量子计算平台，整合了硬件、软件和工具，以加速和简化量子计算应用的交付，该平台已被洛·马公司、洛斯·阿拉莫斯、橡树岭等国家实验室使用；谷歌宣布其53量子位系统计算机在3分20秒内解决了传统计算机“顶点”需要1万年才能解决的计算问题。随着量子计算的发展和云平台的流行，主要云供应商都在考虑量子计算可能对其构成的威胁。亚马逊、谷歌、甲骨文等公司正致力于研发抗量子加密算法和抗量子解决方案，以保护其云产品。

②竞争国家。德国、俄罗斯、印度、日本和欧盟都加大了对量子研发的投入。值得注意的是，美国特别关注为量子计算革命提供动力的硬件平台，而欧盟和日本等盟友以及中国等对手更关注这些平台成熟后运行的量子应用。

03、开发抗量子算法

美国家标准与技术研究院正开展“筛选和标准化抗量子算法”项目，并将寻求更多预算，与其他机构合作研发抗量子算法；美国相关研发组织须致力于数学算法以外的其他算法，为抗量子密码学提供支持；各组织机构应建立衡量时间和影响敏感性的抗量子行动计划，以加快算法集成与运行时间；技术人员应为抗量子生态系统开发额外的标准、协议和产品，一旦这些标准实现，抗量子平台需实现即插即用以促进快速采用。

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