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量子计算机的发展会破解RSA加密算法吗?

日期:2016年5月10日 11:11

量子计算机为什么会威胁数据安全?
  一提及量子计算机,人们自然想到超级快速的性能。量子计算机其实并不难理解,遵循量子力学的原理,进行数学和逻辑运算,存储和处理量子信息,运行量子算法,这样的计算设备,我们就称之为量子计算机。

  然而量子计算机,比传统计算机在大数分解方面要更先进。一个传统的计算机使用一位数据,1或者0,而量子计算机使用量子位,可以同时代表0或者1,存在于一种微妙的量子态叠加。

  随着量子计算机的迅猛发展,它的突出的计算能力,虽然可以解决大量运算问题,但是于此同时,以前那些计算机很难破解的加密数据,现在也开始面临威胁了。

公钥加密与RSA算法的破解点?
  目前世界上的大多数数字数据,通过公钥加密保护,这是一种部分依赖于大数字分解的加密方式。RSA的安全性依赖于大数分解,但是否等同于大数分解一直未能得到理论上的证明。 RSA 的一些变种算法已被证明等价于大数分解。不管怎样,分解大数是最有效的攻击方法。

  以前,计算机很难分解出这种大数,所以数据按照这种方式传输是安全的。 前不久,这种方法的两位先锋,Whitfield Diffie 和 Martin E. Hellman,获得了2015年图灵奖,计算机科学领域的最高奖项。他们的工作支撑着世界上最广泛应用的RSA加密算法。RSA加密算法目前被广泛应用,在你进行网络连接,或者输入文字时,都会遇到这种算法。

量子计算机分解大数都有哪些研究?
  麻省理工学院和因斯布鲁克大学的计算机科学们,称他们组装了第一台量子五个量子位的量子计算机。有一天,它将可以分解任何数字,以至于破解传统的加密方案。
  Peter Shor,麻省理工学院的数学系教授,在1994年,曾经设计了一种算法通过量子计算机来分解大数,但是没有方法测试。2001年,Isaac Chuang,麻省理工学院的物理学家和电子工程师,使用这种算法分解数字15,但是他使用的量子系统,不能在形成比这个更复杂的数字。
  在他们最近的工作中,Chuang和他的团队希望创建一个量子计算机,能够组成比15更大的数字。并且为这个目标,他们需要一种能够稳定存储量子位的量子计算机。
  他们使用了一种叫作trap的量子计算机原型。在它里面,量子位是由电场里面的一串离子组成,并且使用激光操作。他们需要4个量子位来执行Shor的分解算法,并且五分之一作为输出。
  Chuang和他的合作者发现,五个原子的量子计算机成功的计算出15的因子。以前,专家们认为这样计算机最少需要12个量子位来完成。Chuang说,五个离子模型可以分解更大的数,只要离子阱可以容纳下量子位。团队在科学杂志上发表了它们的研究。

尽管功能性的量子计算机来破解RSA加密似乎还很遥远,但是这种计算机所具有的威胁,引起了数字安全专家的重视。虽然这项研究有一天将破坏现代数字安全,Chuang的实验成为了一个指出缺陷的机会,并且让安全专家在下一代的系统中,找出更好的解决方案。
  同样科学家们也希望量子计算作为一种加密方法,将敏感数据记录到原子的状态中去,这样数据安全,就似乎就只依靠物理定律来保证了。笔者也希望看到未来量子计算在加密方面,也产生一些贡献,因为加密和解密始终是相互一起矛盾发展着的。
 

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