技術(shù)突破還是信息安全的末日

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一名美國(guó)物理學(xué)家認(rèn)為，隨著量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)將來可能會(huì)被量子計(jì)算機(jī)取代，而現(xiàn)行的信用卡加密技術(shù)也面臨著失效的危險(xiǎn)。

長(zhǎng)期以來，量子計(jì)算機(jī)被譽(yù)為下一代計(jì)算機(jī)，有了它，技術(shù)的進(jìn)步將擺脫摩爾定律的約束?？茖W(xué)家設(shè)想了量子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用前景，從更精確的計(jì)時(shí)，到尋找治愈現(xiàn)代疾病的良方，甚至可用于繪制人類的大腦功能圖。

然而，量子計(jì)算機(jī)是一把雙刃劍，計(jì)算能力的提升也可能被用于不良目的。如今的安全措施可能需要現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)花費(fèi)數(shù)千年才能破解，但是量子計(jì)算機(jī)破解它們只需要幾個(gè)小時(shí)，所有的安全措施都將成為一紙空文。

現(xiàn)在的電子銀行、安全通信和信用卡交易所采用的加密系統(tǒng)都依賴于一個(gè)密鑰，只有交易的雙方才知道這個(gè)密鑰。

這個(gè)密鑰被用于加密和解密信息，如果黑客企圖破解這個(gè)密鑰，他必須得到一個(gè)大數(shù)的質(zhì)因子，即進(jìn)行因數(shù)分解。

對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)而言，由于在設(shè)計(jì)上每一時(shí)刻只能執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)，因而因數(shù)分解是一項(xiàng)困難而耗時(shí)的工作。但是對(duì)于量子計(jì)算機(jī)卻并非如此，根據(jù)量子物理學(xué)原理，粒子可以同時(shí)處于兩個(gè)狀態(tài)，因此量子計(jì)算機(jī)能夠并行的執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。

根據(jù)以量子計(jì)算機(jī)為核心的Shor算法，量子計(jì)算機(jī)能夠解決因數(shù)分解問題和其他一些數(shù)學(xué)問題，這些問題構(gòu)成了現(xiàn)代密碼技術(shù)的基石。

中佛羅里達(dá)大學(xué)物理學(xué)助理教授Enrique del Barco說，“眾所周知，量子算法在處理某些問題上比傳統(tǒng)算法要快的多?！?/P>

“用最強(qiáng)大的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來分解一個(gè)大數(shù)需要數(shù)千年時(shí)間，這也就是現(xiàn)代的密碼能夠有效的原因?，F(xiàn)代密碼能夠保護(hù)我們電子  交易的安全，這些加密技術(shù)都是建立在大數(shù)分解基礎(chǔ)上的?！?/P>

“然而，大數(shù)分解是量子計(jì)算機(jī)能夠在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)解決的問題之一。這顛覆了現(xiàn)代密碼技術(shù)的基礎(chǔ)?！?/p>

令安全專家感到慶幸的是，量子計(jì)算機(jī)還需要許多年才能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。當(dāng)政府和公司無休止的提出量子計(jì)算機(jī)可能的應(yīng)用時(shí)，關(guān)于量子計(jì)算的理論分歧還停留在實(shí)際的量子計(jì)算機(jī)究竟應(yīng)該基于超導(dǎo)體、晶體管還是電子自旋。

即使如此，安全專家仍然對(duì)這項(xiàng)技術(shù)抱著警惕的態(tài)度。

VeriSign澳洲分公司方案架構(gòu)師Robin Balean說，“我們每天都在使用加密技術(shù)，大多數(shù)人并不需要了解其中的細(xì)節(jié)。如果有一天所有的電子商務(wù)突然變得不安全了，后果確實(shí)是可怕的?！?/P>

他補(bǔ)充說，“盡管要到許多年后才會(huì)暴露出這樣的問題?！?

為了彌補(bǔ)Shor算法帶來的安全漏洞，一種辦法是使用現(xiàn)在不太常用的密鑰算法，這些算法還沒有相應(yīng)的量子算法。Balean列舉了Diffie-Lamport-Merkle簽名系統(tǒng)、NTRU加密系統(tǒng)、McEliece加密系統(tǒng)和HFE簽名系統(tǒng)為例。

 但是這些加密系統(tǒng)都是在現(xiàn)代數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上建立起來的，Balean預(yù)測(cè)未來的加密技術(shù)將會(huì)誕生在物理學(xué)家手中。

他說，“量子密碼的實(shí)用將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于量子計(jì)算機(jī)的實(shí)用，這是一個(gè)相當(dāng)合理的假設(shè)?！彼赋觯F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了利用量子密鑰交換進(jìn)行加密的商用系統(tǒng)。

Balean說，“盡管量子計(jì)算機(jī)的到來將會(huì)把今天使用的許多加密算法送進(jìn)墳?zāi)?，但是其他的一些算法和?jì)算會(huì)取代這些算法的地位?！?/P>

“我相信我們能夠放心的期待量子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來，而不需要害怕它們破壞我們現(xiàn)在的安全技術(shù)?！?/P>

中佛羅里達(dá)大學(xué)del Barco同意他的看法，認(rèn)為量子計(jì)算會(huì)為它引起的任何安全問題提供解決方案。

Del Barco說，在量子計(jì)算時(shí)代，電子交易的安全性將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)在。

他解釋說，“當(dāng)一個(gè)量子比特的信息從一處被送往另一處時(shí)——正如我們用信用卡在線交易時(shí)的情形一樣，如果有人想竊聽量子比特的狀態(tài)，量子比特會(huì)立即改變狀態(tài)，發(fā)送方就會(huì)得知有人在竊聽，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)取消這次操作，保證消費(fèi)者的資金安全。”

“換句話說，信息的量子化傳輸是一個(gè)反竊聽的操作，這將使我們的電子交易安全性大大超過現(xiàn)在的水平。”

Del Barco總結(jié)說，“量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)不會(huì)對(duì)我們的交易安全造成嚴(yán)重的后果，恰恰相反，量子信息學(xué)和量子計(jì)算技術(shù)將會(huì)使秘密信息的傳輸無懈可擊?！?/P>