量子计算：核心风险与潜在积极影响探析

在持续演进的网络安全与密码学领域，变革正在发生，但此次的预期发展趋势正引发越来越多的担忧。我们沿用多年的密码实践可能很快就会失效。这场变局的来源是什么？是量子计算与量子密码学.

这一技术演进常被称为“量子末日”，这一说法不无道理：量子技术固然具备优势，但从网络安全角度来看其具备极强的破坏性，对未做好准备的组织而言尤为如此。当过去有效的密码防护手段已无法阻挡网络攻击者时，我们需要一套更强大、设计更精细的全新算法来保护敏感数据。

但需要说明的是，量子计算并非只有负面影响。它有望推动数字化转型，提升数据传输安全性，以及带来更多其他价值。理想的发展路径是，我们在量子技术最具价值的领域发挥其算力优势的同时，找到方法弥补预期的安全短板。

为此，我们在下文中梳理了量子技术相关的机遇与挑战。您可以继续阅读，了解“量子末日”临近之际的发展趋势，以及如何在应对量子计算风险的同时，发挥量子技术的优势。

量子计算相关风险

对不了解相关领域的人群而言，量子计算看似是令人振奋的发展方向——毕竟更强的算力能够催生大量出色的数字应用场景。但如果仅从网络安全角度考量，量子计算存在极高风险：它会降低大量经过实践验证的安全系统的防护效力，甚至可能破坏我们基于过去主流安全方案建立起的普遍数字信任。

量子比特（Qubit）是量子计算体系的基础，与经典计算机的传统比特不同，它可以同时表征0和1两种状态。这一特性使其破解算法的速度大幅提升，进而导致过去有效的安全方案几乎彻底失效。值得关注的相关风险包括：

现有加密方法将存在漏洞

量子计算引发的核心担忧在于，它会攻破现代数字安全的基础框架。当前的密码系统是基于“传统”计算机设计的——这类计算机无法破解特定算法，或者至少无法以未来高性能量子计算机预计可达到的极快速度完成破解。

以往安全性极强的算法，例如RSA（Rivest–Shamir–Adleman）和ECC（Elliptic Curve Cryptography，椭圆曲线密码学），将无法抵御量子计算的攻击。简单来说，量子计算机可以快速求解这些复杂的数学问题，因此能够破解那些在传统计算机看来曾遥不可及的算法。

敏感数据可能当前遭窃取、后续被解密

恶意行为者已经在为量子解决方案可轻易获取的未来做准备。名为“先存储、后解密（Store Now, Decrypt Later, SNDL）”或“收集并解密（Harvest and Decrypt）”的策略，可让网络犯罪分子采取长线作案手段：他们当下就能获取并存储信息，耐心等待量子技术能够突破此前有效的加密防护措施后，再解密这些数据。

量子攻击的威胁将持续加剧

量子革命可能催生一系列新的、难以防范的威胁或漏洞利用方式，即量子攻击。这类复杂攻击将利用量子计算突破加密方案，窃取敏感数据。

Shor算法清晰揭示了未来量子攻击的威胁。该算法于1994年被提出，可高效将大合数分解为质因数；如今业界预计，恶意行为者可借助该算法轻易破解过去的计算机在算力层面难以处理的算法。这将使曾经有效的安全方案在密码学层面变得脆弱。

这凸显了密码敏捷性（crypto agility）的重要性——具备该能力的组织才能在新威胁出现时快速适应。

隐私增强技术可能面临风险

近年来，我们依赖blockchain（区块链）及Web3的其他组件保障敏感信息安全。尽管此前许多支持者认为区块链是无所不能的，但越来越明确的事实是，区块链从来不是绝对安全的，其始终存在大量风险。

未来，深耕区块链领域的组织必须认识到，量子计算有极大可能颠覆哪怕最先进的区块链技术，包括迄今为止被视为保障整个区块链完整性核心的工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）等共识机制。

鉴于当前cryptocurrency（加密货币）的普及度，这一问题引发的担忧尤为严峻。其结果是，如今许多广受信任的加密货币可能面临伪造或盗窃风险。

需要应对监管层面的挑战

尽管完备的监管规则可为当前数字领域的诸多问题提供指引，但我们仍需制定新的标准和最佳实践，以应对量子计算带来的新问题。其中尤为重要的是抗量子加密标准，这类标准对于保护金融信息、政府数据等各类数据至关重要。

从知识产权角度来看，后续可能还需要出台更多法规。例如，这些法规可明确如何对量子算法的应用申请专利。总体而言，未来的监管框架必须具备全面性，覆盖数据隐私、经济影响及伦理问题等各类相关事项。

可能引发伦理问题

除数据隐私风险和高级攻击威胁外，量子计算还涉及诸多伦理问题。其中许多问题与不平等相关，根源在于量子计算的高昂成本。由于成本极高，可能只有大型机构有能力使用这项前沿技术——也只有少数国家拥有足够资源，既能落地量子解决方案，又能抵御量子安全风险。

无力应用量子计算的机构（及社群）将会落后，无法充分部署影响力最大的人工智能或机器学习解决方案。毕竟，这类技术未来将依赖量子计算处理海量数据。其他伦理问题集中在监控和数据截获方面。随着大量数据被截获、解密，隐私相关的担忧会持续升级。

量子计算的积极影响

尽管存在上述风险，量子计算仍有诸多独特价值，部分优势甚至有望帮助解决其自身带来的固有挑战。在为这项新兴技术做规划时，我们必须将这些机遇和应用场景纳入重点考量。

网络安全防护能力将得到强化

量子计算将开启数据保护的全新、更高性能时代，我们将不再满足于沿用现有的密码学标准。量子计算带来的挑战将倒逼网络安全行业开发更强大、更精细的防护方案，例如安全多方计算（MPC）协议或量子密钥分发（QKD）协议。后量子密码学等策略，正为未来的抗量子解决方案奠定坚实基础。

数据传输将更加安全

量子密钥分发（QKD）协议可保护原本易受攻击的通信信道，同时还能帮助检测任何数据截获行为。与此同时，量子中继器等方案被认为可支持长距离的加密密钥分发，从而拓展QKD的可用覆盖范围。

协同研究力度将持续加大

目前，许多顶尖研究人员和机构都在竞相开发有实际价值的抗量子安全解决方案。例如，美国国家标准与技术研究院（NIST）通过与量子信息与计算机科学联合中心（QuICS）及量子联合研究所（JQI）.

建立深度合作，为相关深入研究提供指导。此外，NIST正在牵头推进抗量子算法的标准化工作；2023年，该机构公布了首批4个后量子算法入选成果。2024年8月13日，NIST还发布了三项FIPS后量子密码（PQC）标准中收录的首套

与此同时，量子经济发展联盟（QED-C） 可推动更深层次的协作，以期“赋能量子生态系统”。这类协作努力可能产生连锁效应，催生其他令人振奋的技术进步。

借助 Sectigo 降低后量子时代的安全顾虑

即将到来的量子时代会带来独有的安全顾虑，也会创造独有的发展机遇。我们的目标是：在充分利用量子技术能力的同时，防范或缓解核心安全挑战。

在 Sectigo，我们始终致力于为这一快速演进的数字格局做好准备。欢迎进一步了解我们的量子解决方案与相关举措，以及我们如何帮助您的机构应对量子计算相关安全顾虑，为后量子时代做好准备。

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