量子計算機因為獨特的計算方式和計算能力，一旦產業化，會對傳統密碼學基礎上的各類加密演算法產生破壞性的衝擊。

我們都知道，現如今密碼在工作生活中發揮著越來越重要的作用，登入賬戶、快捷支付、網上轉賬收賬，都需要它的參與。試想一下，如果某天我們的密碼被不懷好意的人獲取，會帶來什麼樣的後果呢？還有一個值得思考的問題是，現在的加密技術真的已經無懈可擊了嗎？其實，量子計算的發展就有可能讓現有的加密技術失效。而我們對此束手無策了嗎？牛津大學量子物理博士，騰訊公司歐洲首席代表葛凌，向我們解釋了量子計算對現代密碼學的威脅、量子計算到來的時間，以及最後我們還可能要利用量子力學來應對量子計算對現有密碼學的威脅。

想想我們在自己的手機、膝上型電腦和桌上型電腦等不同的連線裝置中儲存的所有私人資料。這些私人資料包括健康狀況這樣的個人資訊，銀行賬戶的賬號，各類地址，發給朋友和家人的私人資訊，以及與公司業績和財務狀況有關的公司資料。這些資料被公之於眾的話，對個人和公司來說很可能都是災難性的。我們怎樣保護私人資料的安全？答案就在現代密碼學——這是一種透過加密和解密，讓保護儲存的資訊不被可能懷有惡意的第三方獲取的方法。

然而，量子計算近期的發展已經使人們對這些現代密碼學方法的永久安全性提出了質疑。可擴充套件的量子計算機可以執行一些演算法，使我們能夠打破目前在密碼學中使用的部分加密方法——這將有可能把我們的私人資料暴露給第三方。因此，許多人預測，伴隨著現實中量子計算機的到來，我們將在網際網路上失去隱私。

量子計算機無可比擬的計算能力，給密碼學界帶來了種種隱憂。在量子計算面前，加密技術可能會敗下陣來。因而有業內人士表示，如果有人利用量子計算機作惡，當前的加密措施很可能形同虛設，難以起到有效的防護作用。

但是，大家也不用恐懼。

首先，量子計算機的技術還沒有進步到馬上威脅到傳統密碼學的地步。 2017 國際密碼大會 (Crypto2017) 上，加州大學聖巴巴拉分校約翰•馬提尼斯（John Martinis）教授的特邀報告“量子整數分解計算機展望（Prospects for a quantum factoring machine）”中介紹了他所領導的 Google量子計算機團隊的工作 [ 圖 1]，他坦承要真正做出穩定實用高效的量子計算機還有很多的路要走，想要使用量子計算機破解現在主流採用的RSA 密碼，10 年之內幾乎不可能實現，因為有太多的技術問題需要解決， 在他看來這些真的很困難。

其次，加密演算法也在不斷的進步當中，中國研製的量子通訊系統就是基於量子技術的加密。那麼，在量子計算被引入後，密碼學看起來是怎樣呢？這裡有兩條路徑——後量子密碼學和量子保密通訊。

其中後量子密碼學以數學方法為基礎定義了一系列新的密碼學標準，其中主要是針對公鑰密碼學。這些方法很強大，足以抵擋來自量子計算機的攻擊。美國國家標準與技術研究院已經開始著手實施一項計劃來發展這些新的標準。他們將透過一個階段性的招標流程，收集學術界和工業界對新的密碼演算法的建議。2018年4月，這個機構組織的一次會議，討論了第一階段提交的建議。然而，標準草案可能在2022-2024年才會被提出。

而量子保密通訊，則是使用了量子力學本身的性質來確保通訊的安全，以子之矛攻子之盾，尤其是透過量子金鑰分配(QKD)。 其洞見就在於，與其使用數學問題來確保安全，我們更應該使用量子力學的性質來達到目的，其中最值得注意的是量子不確定性和量子糾纏這兩個概念。這裡有兩個主要的被推薦的協議——Prepare & Measurement (P&M)協議和糾纏(Entanglement)協議。

P&M協議使用海森堡不確定性原理——對一個量子態的測量將會以某種方式改變那個狀態。這個概念就是BB84協議背後的思想，該協議由查爾斯·本內特(Charles Bennett)和吉列斯·布拉薩德(Gilles Brassard)於1984年提出。在這個系統裡，我們用單光子的極化來傳輸資訊位元，其中接受者和傳送者使用極化的方向來確定被傳輸的位元是0還是1。這種方法的安全性來自於這樣一個事實，即如果一個竊聽者攔截並且試著看被傳輸的光子的數值，他們就會以某種方式干擾光子的模式，而這種干擾在訊息的傳輸之後是可以被測量到的。我們可以用這種方法建立共享金鑰，因而解決了最早給公鑰密碼學以靈感的這個難題。

最大的衝擊來自加密方面，因為量子計算機的計算效率遠高於傳統計算機，意味著使用傳統加密方式的資訊會被輕鬆暴力破解，並且對於傳送端和接收端都是無感的。

一旦量子計算機商用並且霸權形成，那麼現行的加密方式必須更換為新的針對量子計算的加密方式，否則資訊將再無私密性可言。