我是斜杠青年，一個(gè)熱愛前沿科技的“雜食性”學(xué)者！

隨著量子計(jì)算機(jī)越來越接近現(xiàn)實(shí)，安全性將如何跟上？

你是否擔(dān)心有人收聽你的電話、閱讀你的電子郵件或觀看你的視頻聊天記錄？

互聯(lián)網(wǎng)改變了通信的面貌，以及通信如何被盜、監(jiān)視或操縱，隨著技術(shù)的發(fā)展，保護(hù)自己總是變得更加困難。未來，隨著量子計(jì)算機(jī)的誕生，這將變得更加困難，量子計(jì)算機(jī)將非常強(qiáng)大，將使我們現(xiàn)在使用的安全性看起來只是小兒科。

但值得慶幸的是，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行的大量研究，復(fù)雜的數(shù)學(xué)是我們無形的保護(hù)者。這是密碼學(xué)領(lǐng)域——安全通信的研究。

互聯(lián)網(wǎng)通信很難確保安全，至少很難確保你與他人或系統(tǒng)的通信。

“互聯(lián)網(wǎng)的問題在于，這不是現(xiàn)實(shí)。你正在和你認(rèn)為你認(rèn)識(shí)的人交談，但實(shí)際上你可能正在遭遇騙子?！?/p>

在這種情況下，需要采取額外的步驟來確保識(shí)別是正確的——這就是加密發(fā)揮作用的地方。

加密

就像小時(shí)候玩的密碼游戲一樣，如果兩個(gè)人和另外兩個(gè)人單獨(dú)共享一個(gè)秘密密碼來識(shí)別對(duì)方，那么虛假信息不太可能通過驗(yàn)證。如果該消息在經(jīng)過途中編碼，并且只有接收方知道密碼，則消息將受到進(jìn)一步保護(hù)。

加密工作方式類似。發(fā)件人和接收方都有特殊的密鑰來識(shí)別消息是否來自正確的來源并到達(dá)正確的目的地。消息被寫入并發(fā)送，但內(nèi)容被擾亂并變得不可讀——即密碼。只有當(dāng)接收方擁有第二個(gè)密鑰時(shí)，消息才能翻譯。

這些密鑰是算法的集合，根據(jù)需要，它們可以是單個(gè)密鑰或兩個(gè)不同的密鑰。不對(duì)稱加密有兩個(gè)不同的密鑰；一個(gè)是許多人可以使用的公鑰，它將數(shù)據(jù)分解為密碼。第二個(gè)密鑰不共享，但僅由一個(gè)人或系統(tǒng)持有，它負(fù)責(zé)讀取編碼數(shù)據(jù)并將其翻譯成我們可以理解的內(nèi)容。

眾所周知的不對(duì)稱RSA加密以它們的發(fā)明者Rivest、Shamir和Adleman命名，首先將消息轉(zhuǎn)換為整數(shù)，然后向電源生成消息/整數(shù)，這是公鑰。計(jì)算是模為長(zhǎng)整數(shù)N，其分解僅供接收者知道。RSA的安全性取決于分解長(zhǎng)整數(shù)的難度。

例如，當(dāng)數(shù)字很長(zhǎng)時(shí)，240位數(shù)字，有如此多的整數(shù)組合來生成代碼，需要長(zhǎng)達(dá)800年的計(jì)算能力才能破解。

所有這些都發(fā)生在幕后，可用于存儲(chǔ)或發(fā)送機(jī)密信息，這樣人們就不會(huì)竊取或竊聽。

這提供了某種保密性。

但是，如果我們有一臺(tái)更快的量子計(jì)算機(jī)呢？

計(jì)算機(jī)越快，就越容易破壞加密。

“密碼學(xué)實(shí)際上總是試圖與發(fā)展保持同步，你實(shí)際上可以[看到]量子世界正在發(fā)生的事情?！?/p>

“用于當(dāng)前經(jīng)典公鑰加密的Factorization在量子計(jì)算機(jī)上很容易[破解]。分解很簡(jiǎn)單。

“你可以在量子上分解長(zhǎng)整數(shù)并打破RSA。這很容易。

“所以現(xiàn)在科學(xué)家正試圖設(shè)計(jì)密碼學(xué)，用于抵抗量子計(jì)算。”

需要使用其他數(shù)學(xué)方法來繞過量子計(jì)算機(jī)將擁有的純粹的“大腦”力量，而不是使用整數(shù)分解。用于構(gòu)建抗量子加密的數(shù)學(xué)工具之一是數(shù)字幾何或格理論。

在這種情況下，構(gòu)建了一個(gè)數(shù)學(xué)格，其中加密密鑰移動(dòng)格點(diǎn)（或消息）的方式，如果你知道匹配的密鑰，則可以輕松解密。如果你不這樣做，那么解密是困難的，相當(dāng)于在格中找到最短的向量。

“對(duì)于二維空間來說，在格中找到最短的向量相對(duì)容易，但如果空間的大小是數(shù)百或數(shù)千，這個(gè)問題就會(huì)突然變得非常困難，量子計(jì)算機(jī)不會(huì)在[沒有密鑰就能破解它]?！?/p>

“這就是我們跟上技術(shù)演變的方式，因?yàn)槿绻孔佑?jì)算機(jī)發(fā)生，它們可能是下一件大事?！?/p>

但還沒有一種強(qiáng)大的方法來測(cè)試安全性——我們必須依靠數(shù)學(xué)理論，因?yàn)樯踔猎谖覀儞碛辛孔佑?jì)算機(jī)之前就需要建立框架。

這些代碼基于數(shù)學(xué)，邏輯不會(huì)改變，邏輯框架仍然可以提供堅(jiān)實(shí)的安全協(xié)議，該協(xié)議將在未來的量子計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫壿嫳旧砜梢赃M(jìn)行徹底測(cè)試。

無論如何，保護(hù)我們數(shù)據(jù)安全的無形數(shù)學(xué)在量子計(jì)算的未來將和現(xiàn)在一樣重要。

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