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警告!量子计算将重塑世界格局,也可能带来新的“危机”

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警告!量子计算将重塑世界格局,也可能带来新的“危机”

雪花又一年 2018-05-02 15:17:00 浏览52 评论0

摘要: 资本实验室·今日风险观察   聚焦前沿科技创新与传统产业升级导读 【导读】量子计算无疑是人类计算领域最激动人性的突破,但有几个重要的趋势或风险值得密切关注:“量子能力”将成为一国在国际上建立话语权的、新的重要基础;量子计算可能带来“量子危机”,即可能给国防、金融等部门带来新的安全风险;有必要在“前量子时代”提前做好准备,以应对未来可能的量子攻击。

资本实验室·今日风险观察

  聚焦前沿科技创新与传统产业升级导读 【导读】量子计算无疑是人类计算领域最激动人性的突破,但有几个重要的趋势或风险值得密切关注:“量子能力”将成为一国在国际上建立话语权的、新的重要基础;量子计算可能带来“量子危机”,即可能给国防、金融等部门带来新的安全风险;有必要在“前量子时代”提前做好准备,以应对未来可能的量子攻击。这篇写给美国政府及相关部门的文章也同样值得我们重视。

  随着原子力量的开发和释放,20世纪孕育诞生了核时代。如今,我们正处在一个同样重要的、不可逆转的突破口上:从量子力学中吸收计算能力的时代即将到来。

  

  从促进癌症研究,到揭秘多姿宇宙,掌握量子计算可能为人类带来无尽的好处。

  但是,同样的计算能力也可用来揭开更多的秘密——从你的私人财务状况和健康记录,到企业研究项目和政府机密情报。

  这不只限于理论:由数学家彼得·肖尔(Peter Shor)提出的一种算法表明,量子计算机能比经典计算机更加高效地分解大数字。大数分解是如今加密标准的基础。

  掌握量子计算的结果,虽然不像蘑菇云一样带来强烈的视觉或震撼,但其重要性却毫不亚于72年前在新墨西哥州Trinity基地用爆炸照亮整个天空的科学家们所面对的结果(译者注:1945年,美国在Trinity试爆第一颗原子弹,开启了美国的核子纪元)。

  就像在整个冷战期间,原子武器象征着力量,在当今越来越数字化、越来越相互关联的全球经济中,量子能力很可能会重新定义霸权。

不同于通过二进制比特处理信息的经典计算机,量子计算机开发量子比特(qubits)在多个状态下同时存在的能力。这使得量子计算机能够以超乎想象的速度进行极其复杂的运算,并解决特定种类的问题。这些问题超越了如今大多数先进的超级计算机的能力范围。

  不同于通过二进制比特处理信息的经典计算机,量子计算机开发量子比特(qubits)在多个状态下同时存在的能力。这使得量子计算机能够以超乎想象的速度进行极其复杂的运算,并解决特定种类的问题。这些问题超越了如今大多数先进的超级计算机的能力范围。

  如今,量子计算机开始走出实验室,寻找更广阔的投资,并拓展其应用。今年10月,谷歌宣布,其到今年年底有望实现计算科学领域的突破——即量子计算机超越经典计算机。

  包括中国在内的世界各国,都正将大量资金投入到研发领域,而世界可能在未来十年内的某一天见证:某个国家可利用量子计算机使许多今天最为复杂的加密系统失效。

  

中国发射世界首颗量子科学实验卫星墨子号
中国发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”

  在美国,从专业学者到国家安全局,已经达成了一个广泛的共识,就是量子计算机将会撼动当前保护全球金融市场和政府内部运作的安全协议。

  目前,世界各地的情报机构都已经开始将截获的,当前无法破解的加密通讯信息进行归档,希望将来计算技术进步后,能将现在无法读取的无用数据变为潜在的有价值的情报。

  与此同时,某些国家也可能利用量子力量来攻击西方资本主义核心的银行和金融系统。

  每个人都见识过个人黑客渗入一个系统时所能造成的破坏。想象一下,当一个国家拦截全球流动的加密金融数据,并能像你阅读这篇文章一样容易读取这些数据,会是一个什么样的效果。

  

量子计算机体积非常庞大,价格非常昂贵,以至于除却全球大科技公司和资金充足的研究型大学,大多数的量子计算机将由国家拥有和维护。这意味着首次量子攻击很可能是由敌视美国及其盟友的国家组织的。他们可以像美国及其盟友所做的那样,在破解纳粹密码后读取军事公报。

  量子计算机体积非常庞大,价格非常昂贵,以至于除却全球大科技公司和资金充足的研究型大学,大多数的量子计算机将由国家拥有和维护。这意味着首次量子攻击很可能是由敌视美国及其盟友的国家组织的。他们可以像美国及其盟友所做的那样,在破解纳粹密码后读取军事公报。

  简言之,量子计算既带来了空前的机遇,也带来了严重的威胁。美国必须与全世界的盟友合作,领导这一过渡进程。不论议员们是想将其看作一项新的曼哈顿计划,还是登月竞赛,美国都不能放弃这种在科学发现或是国际安全方面的领导地位。

  做好准备,量子危机正在快速来临。

  在过去,政府部门与许多公司花了五年多的时间,斥资近5000亿美元为Y2K(千禧危机)做准备,结果对大多数人来说无关痛痒。但是,美国并未对专家所称的Y2Q(量子危机)做好准备,而现在是做好准备的时候了。

  即使处在一个前量子时代,对量子安全加密的需要仍是真实存在的。银行、政府机构、保险公司、医院、公共机构和航空公司,现在都需要考虑如何实施能够承受量子攻击的安保与加密措施。

  在复杂的大型网络里,即使是一次相对简单的更新也可能需要数年时间。量子安全加密依靠的是即使是量子计算机也难以解决的数学方法。挑战在于:

  确保数据流通过的每一个点,甚至该数据本身,都处在量子安保系统的防护之中。

  目前,在北美及美国的盟友中,一些私营企业的研发正在推进。例如,谷歌和IBM都拥有广为人知的构建可行量子计算机的项目。像ISARA这样的一些公司,一小部分加密专家和程序员正在建立量子安全解决方案,以帮助高风险行业,以及那些已经开始自我保护的组织。

  

IBM研发50量子比特计算机原型
IBM研发50量子比特计算机原型

  美国及其盟友必须要采取切实步骤,准备应对量子威胁。

  国家标准和技术研究所正在评估量子加密的备选算法。其它组织,像欧洲电信标准协会和国际电信联盟正致力于确保我们的连接系统的标准继续朝着符合量子安全的方向发展。美国及其盟友必须通力合作,凭借这些努力实现科学发现、技术进步和国家安全的目标。

  当公司建立强大的量子机器,其领导者必须同时了解这些机器所带来的风险,以及所需的应对措施;每个行业的主管也需要了解量子计算将对他们的遗留系统带来的影响,并做好应对准备。至少,这意味着要翻新他们的网络、计算机和加密的程序,以使其能够承受一次量子攻击。

  目前最重要的是开始为政府系统的巨大网络做准备,因为从处理社会安全检查,到分析大量电子情报,政府系统与这一切息息相关。

    本文首发于微信公众号:资本实验室。文章内容属作者个人观点,不代表和讯网立场。投资者据此操作,风险请自担。


原文发布时间为:2017-12-20
本文作者:Will Hurd
本文来源:freebuf,如需转载请联系原作者。

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