量子计算机可以打破当前加密，威胁在线数据。 专家们敦促立即采取行动，更新互联网安全协议。
量子计算机威胁破解RSA和ECC加密，这是现代互联网安全的支柱。
各国政府和公司正在竞相采用量子后加密法来保护敏感数据。
量子时代及其风险
量子计算曾经局限于理论研究，正在从实验室迅速过渡到现实世界的应用。 虽然人们广泛赞叹其革命性领域的潜力，如药物发现、气候建模和人工智能，但一种更暗的含意正在显现：它有能力拆除支撑现代互联网安全的密码框架。 萨里大学网络安全教授Alan Woodward博士明确警告说：“量子计算机将打破我们每天依赖的加密算法。 问题不在于‘是否'，
利害关系是巨大的。 从在线银行和保健记录到国防系统和区块链技术，数字生活的几乎所有方面都取决于量子计算机可能过时的加密协议。 本文探讨了这一威胁的技术基础、全球寻求解决办法的竞赛以及捍卫我们的数字未来所需的紧急步骤。
因特网安全现状
今天的互联网安全基础设施建立在公用钥匙加密上，主要是RSA(Rivest-Shamir-Adleman)和ECC(椭圆曲线加密)。 这些系统依赖于古典计算机中被认为棘手的数学问题。 例如，RSA加密依赖于大质数的因子化难度，而ECC则使用在椭圆曲线上解决离散对数的复杂性。
这些算法确保了HTTPS连接，数字签名，以及WhatsApp和Signal等平台之间的加密通信。 然而，他们的安全是一把双刃剑：其有效性完全取决于古典计算力的限制。 输入量子力学。
量子计算机杠杆化qubits，它存在于叠加态(绝对代表0和1)和缠绕态(互联态，超越物理距离)中。 这使得它们能够以古典二进制系统无法达到的速度进行并行计算。 虽然这有望在优化和模拟方面实现突破，但它也有可能在几分钟内破解加密密钥——这项任务需要上千年的经典超级计算机。
量子计算破解加密方式
1994年，数学家彼得·肖尔(Peter Shor)揭开了一个将成为现代密码学的阿喀琉斯脚跟的算法。 Shor的算法表明，一个足够强大的量子计算机可以比任何古典方法指数化更快地为大整数计数，从而有效地取消了RSA加密。 同样，ECC的安全在量子攻击下崩溃，因为同样的原理适用于解椭圆曲线离散对数。
滑铁卢大学量子计算研究所联合创始人Michele Mosca解释说："肖尔的算法是当前加密的游戏翻版方案。 甚至一个适度的量子计算机也可以追溯性地解密敏感数据，把国家机密到个人医疗记录中的一切内容都暴露出来。”
为了说明：一个2048位的RSA键，它需要一台古典计算机300万亿年才能破解，可以在大约8小时内被一台只有2000万qubit的量子机打破。 虽然今天最先进的量子处理器，如IBM的Osprey(433 qubits)，但进展的轨迹令人震惊。
威胁何时会发生？
专家们普遍认为，量子计算机能够 " 与计算机相关 " 的计算，即打破RSA-2048或ECC，在5至15年后进行。 然而，这一时限充满了不确定性。
IBM概述了到2033年开发10万qubit系统的路线图，目标是对可缩放量子计算至关重要的误差校正突破。
- 中国声称已以其66qubit Zuchongzhi 2.1处理器实现了量子至上，尽管尚未进行独立核查。
- Rigetti Computer和IonQ等创业企业正在推进被困离子和光子量子技术，加速军备竞赛。
国家网络安全中心警告说：“各组织现在必须开始过渡。 今天收集的数据可以稍后解密 -- -- 这个概念被称为 " 现在储存，稍后解密 " 攻击。
量子加密后：解决方案的全球竞赛
为了对付这种生存威胁，各国政府和机构正在联合起来支持量子加密后——加密方法，以承受量子攻击。 国家标准与技术研究所(NIST)率先开展了这项努力，启动了一项为期六年的将抗量子算法标准化的项目。
2022年7月，NIST宣布了四名获胜的候选人：
1. CRYSTALS-Kyber：用于一般加密的密钥封装机制(KEM)。
2. CRYSTALS-Dilithium：用于认证的数字签名算法。
3. FALCON：受限装置的较小脚印签名计划。
4. SPHINCS+：一种基于散列的签名替代物作为备份。
Dustin Moody， NIST的PQC项目领导者强调：「PQC不仅仅是一个补丁， 这些算法依赖于数学问题，即使是量子计算机也难以解决，如基于纹章的密码学和多变量方程。”
与此同时，欧盟的PQCRYPTO倡议和中国的量子阻断密码学项目正在制定平行标准，反映了全球的紧迫性。
执行量子安全方面的挑战
向PQC过渡并非没有障碍：
1. 遗产系统兼容性：数十亿IOT设备，工业控制系统，以及旧银行网络缺乏运行资源密集型PQC算法的计算能力。 改造这些系统可能在全球耗资数万亿美元。
2. 性能权衡：像Kyber这样的基于Lattice的算法需要更大的密钥尺寸(1-2 KB vs。 RSA的256字节)，增加带宽和耐久性——这是像自主车辆这样的实时应用的关键关切。
3. 互操作性：如果没有普遍标准，零敲碎打的执行就可能造成安全漏洞。
欧洲联盟网络安全机构建议： " 混合古典和量子安全算法的黑布里德解决方案在过渡阶段至关重要。 这保证了后向兼容性，同时保证了未来防腐系统。”
风险最大的行业
某些部门由于依赖长期数据完整性而面临不成比例的风险：
- 金融：股票市场、SWIFT交易和区块链网络(如比特币)取决于RSA/ECC。 量子突破会破坏全球经济的稳定。
- 保健：几十年来必须保密的加密病人记录容易被追溯破解。
- 政府：需要保护机密通信和公民数据，防止今后发生量子攻击。
Kaspersky高级产品经理Andrey Dankevich指出： " 关键基础设施部门——能源网、供水——必须优先升级。 量子力量的网络攻击可能引发系统故障。”
准备量子移的步骤
积极主动的措施对减少风险至关重要：
1. 审计加密做法：确定使用RSA、ECC或SHA-1的系统并优先更换。
2. 采用混合密码法：与现有协议一起部署PQC，以确保无缝过渡。
3. 与标准机构互动协作：与NIST、NCSC和ISO关于量子安全实施的准则保持一致。
4. 对R的投资&D：支持学术和企业研究抗量子技术。
全球合作：前进的道路
量子威胁超越国界，需要国际合作。 开放量子安全工程和量子互联网联盟等举措正在培育开源工具和跨境研究。 与此同时，北约的量子技术战略和美国-欧盟贸易和技术理事会正在将量子安全纳入国防和贸易政策。
执行量子安全方面的挑战
向PQC过渡面临障碍：
1. 兼容性：遗留系统(如IOT设备，银行网络)可能与新的算法发生矛盾。
2. 性能：一些PQC算法需要更多的带宽或处理功率。
欧洲联盟网络安全机构强调，“黑布里德解决方案——将古典和量子安全算法结合起来——在过渡期间至关重要。”
风险最大的行业
- 金融：银行交易和股票市场依赖RSA/ECC。
- 保健：今天加密的病人记录可能明天就会被曝光。
- 政府：具有长期敏感性的分类数据特别脆弱。
Kaspersky的Andrey Dankevich指出：“关键基础设施部门必须优先考虑升级。 不采取行动的代价是灾难性的。”
准备量子移的步骤
1. 审计加密做法：确定使用脆弱算法的系统。
2. 采用混合加密法：与现有协议一起部署PQC。
3. 与标准机构接触：遵循NIST和NCCSC准则。
“协作是关键。 任何一个实体都无法单独处理此事，
结论
量子计算革命是不可避免的， 虽然时间仍然不确定，但不能自满。 通过采用量子后标准，使遗留系统现代化，并促进全球合作，我们就能捍卫支撑现代社会的数字信任。
