量子计算听起来仍然像是科幻小说的领域。承诺是，量子计算可以比最快的当前超级计算机快速执行一亿倍的计算 。这将对解决科学中的大问题具有巨大的积极影响 。
但是它具有更黑暗的副作用：加密需要数千年的时间与传统计算机破解 ，可以在几分钟之内派发；甚至几秒钟。当今的意义是 ，对手目前能够在未来几年内用量子计算机攻击，并可以用量子计算机进行攻击。一些商业和个人数据将保持敏感的未来 。因此，值得将来的数据来承受量子计算攻击 。
量子计算的工作方式
与现有的“ von Neumann”机器相比 ，量子计算的性能提高是一个巨大的飞跃 ，以至于人们不认为它是真实的，很容易被原谅。但是速度是量子计算如何工作的副产品 ，这显着不同 。传统的计算机芯片仍然基于约翰·冯·诺伊曼（John von Neumann）设计的计算概念 ，并于1945年发布 。在此系统中，每个操作都是通过从输入设备中读取 ，在逻辑上进行工作 ，然后再次输出回到存储的情况下执行的每个操作。
即使是大规模平行的超级计算机也可以通过这种方式发挥作用 。如果他们同时执行数千个操作，则每个操作仍然由CPU Core顺序执行 。GPU比CPU简单 ，但它们也包含顺序单元 ，尽管具有更多的单位并行性。传统计算还可以与具有两个状态的位一起使用 - 通常表示为0和1 。输入将是一个状态，并且在操作后 ，输出将是相同的或另一个状态 。随着问题变得越来越复杂 ，有更多的计算可能性，将它们分解为单个顺序计算可能意味着它们远远超出了当前体系结构的能力。
这不是量子计算机的工作方式 。量子计算机并没有包含许多单独的计算核心在单个位上运行顺序操作，而是在测量对象状态的概率上起作用的量子计算机 。这些状态称为量子 ，在检测前是对象的不确定特性 ，例如光子的极化或电子的自旋。由于这些量子状态在测量前没有明确的位置，因此它们一次混合了许多不同的位置 ，而不仅仅是两个。
但是 ，尽管没有定义直到测量，但这些混合状态可以与其他物体相关的方式“纠缠 ”与其他对象的状态 。通过将这种纠缠的数学应用于算法 ，可以在一个操作中解决复杂的问题 。一方面 ，这可以用于非常困难的科学，例如预测化学反应中的多个粒子相互作用或创建比目前更难破坏的安全法规。但是相反 ，它们也可以用来破解现有的代码 ，而这些代码可能无法通过当前的计算机技术违反，因为它们可以一次贯穿许多可能的解决方案 。
从角度来看 ，传统的计算机将花费大约300万亿年；宇宙年龄的22,000倍;破解无处不在的2,048位RSA加密 。但是 ，使用shor and算法的量子计算机具有4,099吨的量子计算机仅需10秒即可，该算法旨在找到用于加密密钥的整数的主要因素。很明显，许多形式的密码学迫在眉睫 。例如 ，用于加密Web连接的无处不在的SSL和TLS采用2,048位RSA键 ，因此很容易被量子计算机违反 。
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当前量子计算机的速度如何？
好消息是我们还没有在这个阶段 。当我们现在有64核处理器执行每秒超过30亿个操作时，4,099个Qubits听起来并不多 ，但它仍然超过最有效的当前量子计算机 。IBM＆rsquo的鹰 ，于2021年底揭幕，只有127个Qubit。Google的Sycamore只有53个QUBITS ，中国科学技术大学的Jiuzhang有76个肘 ，大多数量子处理器（QPU）的量少于50码 。有Quantum退火;从D-Wave的处理器最多可容纳5,760 QUAT，但这些处理器需要有限的可能结果，并且可以运行破坏加密所需的算法 。
但是 ，发展正在向前发展。Xanadu计划于2022年推出一个名为Borealis的216 QPU ，IBM的目标是在2022年与Osprey一起击中433 QUBITS，然后在2023年使用Condor的1,121吨。例如 ，IBM＆rsquo的路线图的目标是到2025年 ，目标是4,158 Quarbits，这使得实际上可能在2030年之前实时破解2,048位RSA ，这是NIST最初认为仍然很安全的最后一年 。您可能无法在2030年之前出去购买量子计算台式计算机；D-Wave在2017年发货时首款商业上可用的量子计算机成本为1500万美元 。价格将下跌 ，但只有大型公司和国家可能会在未来几年内拥有QPU。但是，并非所有这些国家都会牢记我们的最大利益 ，因此危险迫在眉睫 。
硬化网络安全性与量子计算
幸运的是 ，有时间为威胁做准备 。例如，使用基于量词后加密的安全产品。这些产品可以在当今保护您的敏感数据 ，并可以防止量子计算机的攻击 。
当前的加密算法使用整数分解 ，离散对数或椭圆形离散对数，所有这些都可以使用量子计算机来击败 。量词后加密术切换到不容易受到量子计算的替代方法。研究仍处于起步阶段，围绕六种主要方法 ，但是已经出现了采用该技术的产品 。一个示例是QST-VPN ，基于OpenVPN库，但具有保护用户数据的Quantum后安全算法 。服务器软件是通过AWS Cloud提供的 ，其中包括Windows ，MacOS和各种Linux发行版的客户端，并为企业提供了一个机会 ，可以开始加强其安全性 ，而不是在量子马爆发后。
量子计算具有巨大的潜力，可以彻底改变我们可以执行计算的速度 。像每一个新的技术发展一样 ，这既具有好坏的意义 。但是 ，现在我们知道了网络安全＆ndash;在不太遥远的未来＆ndash;我们至少可以准备，以使量子计算的有益潜力比更邪恶的可能性占上风。
Techradar Pro作为与QST-VPN的付费合作伙伴关系的一部分创建了此内容。本文的内容是完全独立的 ，并且完全反映了QST-VPN的编辑意见 。
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评论列表（4条）
我是卓思号的签约作者“伟胳丢”！
希望本篇文章《量子计算如何改变网络安全性》能对你有所帮助！
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