IEEE：后量子密码学之路

量子计算的未来会怎样,我们是否正处于重大突破的边缘?行业巨头和初创公司的最新进展表明,我们比以往任何时候都更接近实现这项变革性技术的潜力。

2019年,谷歌的研究人员建造了一台可编程量子计算机,实现了量子霸权。也就是说,它执行了传统计算机在合理的时间内无法完成的任务。在这种情况下,量子计算研究人员在大约200秒内进行了一次测试计算,这相当于需要一台超级计算机使用当今最好的算法进行数千年的计算。

然而,量子计算机的持续发展面临着几个技术障碍。量子比特是量子计算机的基本组成部分,对外界干扰极其敏感。为了真正使用量子计算机,研究人员需要更好的方法来纠正这种干扰造成的误差。

IEEE高级会员Kevin Curran认为,量子计算领域的重大进展得益于量子比特质量、错误率和可扩展性的提高,以及大型科技公司和初创公司的大量投资,而新量子算法的开发可以大大提高量子计算机的实用性。

在这里,他讨论了量子计算的最新进展、阻碍该技术发展的因素以及后量子网络安全的前沿。

您能讨论一下量子计算的任何重大发展,这些发展增加了量子计算机的可访问性吗?

近年来,量子计算在几个关键领域取得了重大进展。主要科技公司通过云服务提供的量子计算使访问民主化,使更广泛的研究和开发成为可能。混合量子经典算法有了大幅增长,它结合了经典和量子计算的优势来解决复杂问题。

研究人员还扩大了量子算法的组合,与经典方法相比,其速度可能呈指数级增长,在制药、金融和材料科学等不同领域都有应用。这些发展表明,很快就会转向更实用、更具影响力的量子计算应用。

您对量子计算的未来和近期突破的可能性有何看法?

由于技术进步和理论创新的相互作用,预测量子计算的近期突破是复杂的。虽然许多专家认为,持续优于经典系统的实用、可扩展的量子计算机可能还需要几年时间,但人们对很快实现具体的里程碑持乐观态度。未来五到十年可能是见证这一领域重大进步的关键。

Y2Q代表量子年,是量子计算机破解当前加密算法的简写。您对这一里程碑有何看法?

这一点至关重要,因为量子计算机可能会解密以前被认为是安全的数据,影响从政府通信到私人互联网交易的一切。风险最大的包括政府、金融机构、科技公司、医疗机构和任何依赖安全互联网使用的人。

后量子加密算法的现状如何?

抗量子网络安全算法是为了保护通信免受量子计算机的潜在威胁而开发的,其根源在于被认为能够抵御经典和量子攻击的数学问题。美国国家标准与技术研究院(NIST)自2016年开始进行的标准化工作对于评估这些算法的安全性和实用性至关重要,增强了人们对其鲁棒性的信心。

除了NIST为标准化后量子密码学所做的努力外,量子计算领域还有其他几个新兴的标准和算法。其中包括互联网工程任务组和欧洲电信标准研究所,它们也专注于抗量子密码标准。

您对这些抗量子算法有多大信心?

虽然这些后量子密码系统已经得到了很好的理解,但它们还没有像传统密码方法那样经过广泛的测试。

随着加密社区继续审查和改进这些算法,我们对它们的信心也在增长。然而,这是一个渐进的过程,取决于进一步的研究和对新兴威胁的适应。因此,尽管在开发抗量子算法方面取得了有希望的进展,但随着该领域的发展,做法仍需谨慎。