【導(dǎo)讀】量子計(jì)算無(wú)疑是人類(lèi)計(jì)算領(lǐng)域最激動(dòng)人性的突破，但有幾個(gè)重要的趨勢(shì)或風(fēng)險(xiǎn)值得密切關(guān)注：“量子能力”將成為一國(guó)在國(guó)際上建立話(huà)語(yǔ)權(quán)的、新的重要基礎(chǔ);量子計(jì)算可能帶來(lái)“量子危機(jī)”，即可能給國(guó)防、金融等部門(mén)帶來(lái)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(duì)未來(lái)可能的量子攻擊。這篇寫(xiě)給美國(guó)政府及相關(guān)部門(mén)的文章也同樣值得我們重視。

　　隨著原子力量的開(kāi)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(lái)。

　　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(lèi)帶來(lái)無(wú)盡的好處。

　　但是，同樣的計(jì)算能力也可用來(lái)揭開(kāi)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(lái)強(qiáng)烈的視覺(jué)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(duì)的結(jié)果(譯者注：1945年，美國(guó)在Trinity試爆第一顆原子彈,開(kāi)啟了美國(guó)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(lái)越數(shù)字化、越來(lái)越相互關(guān)聯(lián)的全球經(jīng)濟(jì)中，量子能力很可能會(huì)重新定義霸權(quán)。

　　不同于通過(guò)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(kāi)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(lèi)的問(wèn)題。這些問(wèn)題超越了如今大多數(shù)先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)的能力范圍。

　　如今，量子計(jì)算機(jī)開(kāi)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(guó)在內(nèi)的世界各國(guó)，都正將大量資金投入到研發(fā)領(lǐng)域，而世界可能在未來(lái)十年內(nèi)的某一天見(jiàn)證：某個(gè)國(guó)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(guó)發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”

　　在美國(guó)，從專(zhuān)業(yè)學(xué)者到國(guó)家安全局，已經(jīng)達(dá)成了一個(gè)廣泛的共識(shí)，就是量子計(jì)算機(jī)將會(huì)撼動(dòng)當(dāng)前保護(hù)全球金融市場(chǎng)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(kāi)始將截獲的，當(dāng)前無(wú)法破解的加密通訊信息進(jìn)行歸檔，希望將來(lái)計(jì)算技術(shù)進(jìn)步后，能將現(xiàn)在無(wú)法讀取的無(wú)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(guó)家也可能利用量子力量來(lái)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(jiàn)識(shí)過(guò)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(guó)家攔截全球流動(dòng)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(huì)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(guó)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(guó)及其盟友的國(guó)家組織的。他們可以像美國(guó)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(jiǎn)言之，量子計(jì)算既帶來(lái)了空前的機(jī)遇，也帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。美國(guó)必須與全世界的盟友合作，領(lǐng)導(dǎo)這一過(guò)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(jìng)賽，美國(guó)都不能放棄這種在科學(xué)發(fā)現(xiàn)或是國(guó)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(lái)臨。

　　在過(guò)去，政府部門(mén)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(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)無(wú)關(guān)痛癢。但是，美國(guó)并未對(duì)專(zhuān)家所稱(chēng)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(duì)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(duì)簡(jiǎn)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(guò)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(guó)的盟友中，一些私營(yíng)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(zhuān)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(kāi)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(guó)及其盟友必須要采取切實(shí)步驟，準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)量子威脅。

　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所正在評(píng)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(huì)和國(guó)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(guó)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(guó)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(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，以及所需的應(yīng)對(duì)措施;每個(gè)行業(yè)的主管也需要了解量子計(jì)算將對(duì)他們的遺留系統(tǒng)帶來(lái)的影響，并做好應(yīng)對(duì)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(kāi)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?huì)安全檢查，到分析大量電子情報(bào)，政府系統(tǒng)與這一切息息相關(guān)。