據了解,量子計算機就是建立在量子實體(如光子、電子、原子、離子)基礎上運行量子比特的計算機,由于量子計算機具有基于量子比特的并行處理信息的能力,理論上其計算能力隨量子比特位數的增加呈指數級增加,因此相比經典計算機具有超級強大的計算能力。國際上,Google、IBM、微軟等公司都投入了巨資研發量子計算機的硬件及軟件,2017年IBM公司宣布研制出具有50個量子比特的量子計算原型機,2018年Google公司發布了72個量子比特的量子芯片,微軟公司主要針對拓撲量子計算進行研發,2018年宣布取得重大進展。國內也有多個科研機構及阿里巴巴、騰迅、
百度等互聯網公司在量子計算領域進行前沿研究。
量子計算機將會給現在使用的密碼體系帶來重大的安全威脅。
區塊鏈主要依賴橢圓曲線公鑰加密算法生成數字簽名來安全地交易,目前最常用的ECDSA、RSA、DSA等在理論上都不能承受量子攻擊。 根據理論預測,對于一定長度的基于非對稱橢圓曲線加密算法ECC密 鑰,用目前超級計算機需要幾十年才能破解的密碼如果采用具有數千 個量子比特的量子計算機及Shor算法預計數十分鐘就可以破解。可 見,一些量子算法將對目前區塊鏈所采用的公鑰密碼體系產生嚴重的 威脅,必須提出應對量子計算的安全策略。
為了應對量子計算機給密碼帶來的安全威脅,目前主要可以采用 基于抗量子計算密碼和量子密鑰的方法。抗量子計算密碼的優勢在于, 將抗量子計算密碼應用于互聯網中不需要添加額外的硬件設備,特別 是昂貴的量子硬件系統,有利于快速大規模普及應用。量子密鑰的優 勢在于其具有更高的基于物理上的安全性,而目前主要的缺點在于需 要基于相對昂貴的量子硬件系統,將來量子硬件設備會進一步集成化 和降低成本,這將有利于量子密鑰的廣泛應用。在今后的實際應對策 略中,可以根據具體應用的安全需求,將兩種策略組合使用。
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