警告！量子計(jì)算將重塑世界格局，也可能帶來新的“危機(jī)”

　　【導(dǎo)讀】量子計(jì)算無疑是人類計(jì)算領(lǐng)域最激動人性的突破，但有幾個(gè)重要的趨勢或風(fēng)險(xiǎn)值得密切關(guān)注：“量子能力”將成為一國在國際上建立話語權(quán)的、新的重要基礎(chǔ);量子計(jì)算可能帶來“量子危機(jī)”，即可能給國防、金融等部門帶來新的安全風(fēng)險(xiǎn);有必要在“前量子時(shí)代”提前做好準(zhǔn)備，以應(yīng)對未來可能的量子攻擊。這篇寫給美國政府及相關(guān)部門的文章也同樣值得我們重視。

　　隨著原子力量的開發(fā)和釋放，20世紀(jì)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(zhuǎn)的突破口上：從量子力學(xué)中吸收計(jì)算能力的時(shí)代即將到來。

　　從促進(jìn)癌癥研究，到揭秘多姿宇宙，掌握量子計(jì)算可能為人類帶來無盡的好處。

　　但是，同樣的計(jì)算能力也可用來揭開更多的秘密——從你的私人財(cái)務(wù)狀況和健康記錄，到企業(yè)研究項(xiàng)目和政府機(jī)密情報(bào)。

　　這不只限于理論：由數(shù)學(xué)家彼得·肖爾(Peter Shor)提出的一種算法表明，量子計(jì)算機(jī)能比經(jīng)典計(jì)算機(jī)更加高效地分解大數(shù)字。大數(shù)分解是如今加密標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。

　　掌握量子計(jì)算的結(jié)果，雖然不像蘑菇云一樣帶來強(qiáng)烈的視覺或震撼，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(jié)果(譯者注：1945年，美國在Trinity試爆第一顆原子彈,開啟了美國的核子紀(jì)元)。

　　就像在整個(gè)冷戰(zhàn)期間，原子武器象征著力量，在當(dāng)今越來越數(shù)字化、越來越相互關(guān)聯(lián)的全球經(jīng)濟(jì)中，量子能力很可能會重新定義霸權(quán)。

　　不同于通過二進(jìn)制比特處理信息的經(jīng)典計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)開發(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(jì)算機(jī)能夠以超乎想象的速度進(jìn)行極其復(fù)雜的運(yùn)算，并解決特定種類的問題。這些問題超越了如今大多數(shù)先進(jìn)的超級計(jì)算機(jī)的能力范圍。

　　如今，量子計(jì)算機(jī)開始走出實(shí)驗(yàn)室，尋找更廣闊的投資，并拓展其應(yīng)用。今年10月，谷歌宣布，其到今年年底有望實(shí)現(xiàn)計(jì)算科學(xué)領(lǐng)域的突破——即量子計(jì)算機(jī)超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)。

　　包括中國在內(nèi)的世界各國，都正將大量資金投入到研發(fā)領(lǐng)域，而世界可能在未來十年內(nèi)的某一天見證：某個(gè)國家可利用量子計(jì)算機(jī)使許多今天最為復(fù)雜的加密系統(tǒng)失效。

　　中國發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”

　　在美國，從專業(yè)學(xué)者到國家安全局，已經(jīng)達(dá)成了一個(gè)廣泛的共識，就是量子計(jì)算機(jī)將會撼動當(dāng)前保護(hù)全球金融市場和政府內(nèi)部運(yùn)作的安全協(xié)議。

　　目前，世界各地的情報(bào)機(jī)構(gòu)都已經(jīng)開始將截獲的，當(dāng)前無法破解的加密通訊信息進(jìn)行歸檔，希望將來計(jì)算技術(shù)進(jìn)步后，能將現(xiàn)在無法讀取的無用數(shù)據(jù)變?yōu)闈撛诘挠袃r(jià)值的情報(bào)。

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

　　每個(gè)人都見識過個(gè)人黑客滲入一個(gè)系統(tǒng)時(shí)所能造成的破壞。想象一下，當(dāng)一個(gè)國家攔截全球流動的加密金融數(shù)據(jù)，并能像你閱讀這篇文章一樣容易讀取這些數(shù)據(jù)，會是一個(gè)什么樣的效果。

　　量子計(jì)算機(jī)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(shù)的量子計(jì)算機(jī)將由國家擁有和維護(hù)。這意味著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(bào)。

　　簡言之，量子計(jì)算既帶來了空前的機(jī)遇，也帶來了嚴(yán)重的威脅。美國必須與全世界的盟友合作，領(lǐng)導(dǎo)這一過渡進(jìn)程。不論議員們是想將其看作一項(xiàng)新的曼哈頓計(jì)劃，還是登月競賽，美國都不能放棄這種在科學(xué)發(fā)現(xiàn)或是國際安全方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。

　　做好準(zhǔn)備，量子危機(jī)正在快速來臨。

　　在過去，政府部門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(jī))做準(zhǔn)備，結(jié)果對大多數(shù)人來說無關(guān)痛癢。但是，美國并未對專家所稱的Y2Q(量子危機(jī))做好準(zhǔn)備，而現(xiàn)在是做好準(zhǔn)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(jī)構(gòu)、保險(xiǎn)公司、醫(yī)院、公共機(jī)構(gòu)和航空公司，現(xiàn)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(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)里，即使是一次相對簡單的更新也可能需要數(shù)年時(shí)間。量子安全加密依靠的是即使是量子計(jì)算機(jī)也難以解決的數(shù)學(xué)方法。挑戰(zhàn)在于：確保數(shù)據(jù)流通過的每一個(gè)點(diǎn)，甚至該數(shù)據(jù)本身，都處在量子安保系統(tǒng)的防護(hù)之中。

　　目前，在北美及美國的盟友中，一些私營企業(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(gòu)建可行量子計(jì)算機(jī)的項(xiàng)目。像ISARA這樣的一些公司，一小部分加密專家和程序員正在建立量子安全解決方案，以幫助高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，以及那些已經(jīng)開始自我保護(hù)的組織。

　　IBM研發(fā)50量子比特計(jì)算機(jī)原型

　　美國及其盟友必須要采取切實(shí)步驟，準(zhǔn)備應(yīng)對量子威脅。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)會和國際電信聯(lián)盟正致力于確保我們的連接系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)朝著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(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)進(jìn)步和國家安全的目標(biāo)。

　　當(dāng)公司建立強(qiáng)大的量子機(jī)器，其領(lǐng)導(dǎo)者必須同時(shí)了解這些機(jī)器所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，以及所需的應(yīng)對措施;每個(gè)行業(yè)的主管也需要了解量子計(jì)算將對他們的遺留系統(tǒng)帶來的影響，并做好應(yīng)對準(zhǔn)備。至少，這意味著要翻新他們的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和加密的程序，以使其能夠承受一次量子攻擊。

　　目前最重要的是開始為政府系統(tǒng)的巨大網(wǎng)絡(luò)做準(zhǔn)備，因?yàn)閺奶幚砩鐣踩珯z查，到分析大量電子情報(bào)，政府系統(tǒng)與這一切息息相關(guān)。