面对量子挑战，加密算法何去何从

来源：湖北国菱编辑部 时间：2018-12-30

量子计算机无可比拟的计算能力，给密码学界带来了种种隐忧。在量子计算面前，加密技术可能会败下阵来。因而有业内人士表示，如果有人利用量子计算机作恶，当前的加密措施很可能形同虚设，难以起到有效的防护作用。

就在不久前，黑莓公司宣布开发出具有“量子抗性”的数字签名，并表示要把这项技术添加到加密工具中。数字签名是一种除原始作者外，任何人都不能更改软件内容的加密方法。

所谓“量子抗性”数字签名，抗的就是量子计算。这一技术的推出，显示出量子计算已经对现有的加密方式产生了威胁。那么，这种威胁是如何产生的？该“量子抗性”数字签名的技术原理又是什么？

数据加密的基本过程是，对原文和加密密钥以某种算法进行处理，从而获得一段不可读的代码，即为密文，此为加密过程。当密文经由网络传输给收信方，收信方可通过解密密钥和加密算法的逆运算，解密算法，使密文转变成原本的明文内容，此为解密过程。无论是加密还是解密过程，其中都涉及大量的计算工作。

当前，密码体制分为对称式和非对称式两类。若加密密钥和解密密钥相同，其为对称密码体制。该技术的特点是算法公开、加密效率高，但安全性低。若加密密钥和解密密钥不同，则为非对称密码体制。在传输过程中，加密密钥可被公开，而解密密钥则被收信方单独持有。

量子计算不同于传统的计算方式，传统计算是基于0和1的二维计算，而量子则可实现N维并行运算，在运算效率方面的潜力大大超过传统计算方式。

曾有研究人员计算过，分解一个二进制位数为100的数N，假设量子计算机和经典计算机的运算速度均是1010次/秒，由于量子计算能够进行并行运算，每次量子运算可一并处理2100个数据。因此，最终结果：经典计算机用时为1027秒，量子计算机用时仅为10-10秒。

密码研究者发现，目前量子算法并不能对所有加密算法都形成冲击。比如涉及到格基向量、非线性方程组等计算方式的加密算法, 在面对量子计算挑战时就能做到“稳如泰山”。在运算求解这些问题时，与传统计算方式相比，量子计算并无明显优势。

可以预见，量子计算将会对人工智能、材料设计、药物合成等领域产生巨大影响，也会给传统密码学带来冲击。不过，随着抗量子密码体制的逐渐崛起，一股与之抗衡的力量也在潜滋暗长，为维护网络安全贡献力量。