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量子計算：核心風險與潛在正面影響探析
量子計算有望為網絡安全領域帶來革命性變革，但同時亦會帶來嚴重風險，包括令現有加密方法失效。隨着量子電腦的運算能力不斷提升，RSA、ECC等密碼體系或會被攻破，讓攻擊者得以解密目前儲存的敏感數據。不過量子計算亦具備潛在價值，例如透過量子密鑰分發（QKD）等新型密碼方案加強數據保護能力，以及推動後量子安全領域的協作研究。各類機構必須做好適配準備，平衡量子技術帶來的威脅與機遇。
在持續演進的網絡安全與密碼學領域，變革正在發生，但這次的預期發展趨勢正引發越來越多的憂慮。我們沿用多年的密碼實務可能很快就會失效。這場變局的源頭是什麼？是量子計算與量子密碼學.
這項技術演進常被稱為「量子末日」，這個說法不無道理：量子技術固然具備優勢，但從網絡安全角度而言，它的破壞力極強，對未做好準備的機構來說尤其如此。當過往有效的密碼防護手段已無法阻擋網絡攻擊者時，我們需要一套更強大、設計更嚴謹的全新算法來保護敏感數據。
但需要說明的是，量子計算並非只有負面影響。它有望推動數碼轉型，提升數據傳輸安全性，以及帶來更多其他價值。理想的發展路徑是，我們在量子技術最具價值的領域發揮其運算優勢的同時，找到方法彌補預期的安全短板。
為此，我們在下文中梳理了量子技術相關的機遇與挑戰。您可繼續閱讀，了解「量子末日」逼近之際的發展趨勢，以及如何在應對量子計算風險的同時，發揮量子技術的優勢。
量子計算相關風險
對不熟悉相關領域的人士而言，量子計算看似是振奮人心的發展方向——畢竟更強的運算能力能催生大量出色的數碼應用場景。但如果單從網絡安全角度考量，量子計算存在極高風險：它會降低大量經過實踐驗證的安全系統的防護效力，甚至可能破壞我們基於過往主流安全方案建立的普遍數碼信任。
量子比特（Qubit）是量子計算體系的基礎，與傳統電腦的經典比特不同，它可同時呈現0和1兩種狀態。這項特性令其破解算法的速度大幅提升，進而導致過往有效的安全方案幾乎徹底失效。值得關注的相關風險包括：
現有加密方法將存在漏洞
量子計算引發的核心憂慮在於，它會攻破現代數碼安全的基礎框架。目前的密碼系統是為「傳統」電腦設計的——這類電腦無法破解特定算法，至少無法以未來高性能量子電腦預計可達到的極快速度完成破解。
以往安全性極強的算法，例如RSA（Rivest–Shamir–Adleman）和ECC（Elliptic Curve Cryptography，橢圓曲線密碼學），將無法抵禦量子計算的攻擊。簡單來說，量子電腦可快速求解這些複雜的數學問題，因此能夠破解那些在傳統電腦看來曾經遙不可及的算法。
敏感數據可能當前遭竊取、後續被解密
惡意行為者已經在為量子解決方案可輕易獲取的未來做準備。名為「先儲存、後解密（Store Now, Decrypt Later, SNDL）」或「收集並解密（Harvest and Decrypt）」的策略，可讓網絡罪犯採取長線作案手段：他們當下就能獲取並儲存資訊，耐心等待量子技術能夠突破此前有效的加密防護措施後，再解密這些數據。
量子攻擊的威脅將持續加劇
量子革命可能催生一系列新的、難以防範的威脅或漏洞利用方式，即量子攻擊。這類複雜攻擊將利用量子計算突破加密方案，竊取敏感數據。
Shor算法清晰揭示了未來量子攻擊的威脅。該算法於1994年被提出，可高效將大合數分解為質因數；如今業界預計，惡意行為者可借助該算法輕易破解過去的電腦在算力層面難以處理的算法。這將使曾經有效的安全方案在密碼學層面變得脆弱。
這凸顯了密碼敏捷性（crypto agility）的重要性——具備該能力的組織才能在新威脅出現時快速適應。
私隱增強技術可能面臨風險
近年來，我們依賴blockchain（區塊鏈）及Web3的其他組件保障敏感資訊安全。儘管此前許多支持者認為區塊鏈是無所不能的，但越來越明確的事實是，區塊鏈從來不是絕對安全的，其始終存在大量風險。
未來，深耕區塊鏈領域的組織必須認識到，量子計算有極大可能颠覆哪怕最先進的區塊鏈技術，包括迄今為止被視為保障整個區塊鏈完整性核心的工作量證明（PoW）、權益證明（PoS）等共識機制。
鑒於當前cryptocurrency（加密貨幣）的普及度，這一問題引發的擔憂尤為嚴峻。其結果是，如今許多廣受信任的加密貨幣可能面臨偽造或盜竊風險。
需要應對監管層面的挑戰
儘管完備的監管規則可為當前數碼領域的諸多問題提供指引，但我們仍需制定新的標準和最佳實踐，以應對量子計算帶來的新問題。其中尤為重要的是抗量子加密標準，這類標準對於保護金融資訊、政府數據等各類數據至關重要。
從知識產權角度來看，後續可能還需要出台更多法規。例如，這些法規可明確如何對量子算法的應用申請專利。總體而言，未來的監管框架必須具備全面性，覆蓋數據私隱、經濟影響及倫理問題等各類相關事項。
可能引發倫理問題
除數據私隱風險和高級攻擊威脅外，量子計算還涉及諸多倫理問題。其中許多問題與不平等相關，根源在於量子計算的高昂成本。由於成本極高，可能只有大型機構有能力使用這項前沿技術——也只有少數國家擁有足夠資源，既能落地量子解決方案，又能抵禦量子安全風險。
無力應用量子計算的機構（及社群）將會落後，無法充分部署影響力最大的人工智能或機器學習解決方案。畢竟，這類技術未來將依賴量子計算處理海量數據。其他倫理問題集中在監控和數據截獲方面。隨着大量數據被截獲、解密，私隱相關的擔憂會持續升級。
量子計算的積極影響
儘管存在上述風險，量子計算仍有諸多獨特價值，部分優勢甚至有望幫助解決其自身帶來的固有挑戰。在為這項新興技術做規劃時，我們必須將這些機遇和應用場景納入重點考量。
網絡安全防護能力將得到強化
量子計算將開啟數據保護的全新、更高性能時代，我們將不再滿足於沿用現有的密碼學標準。量子計算帶來的挑戰將倒逼網絡安全行業開發更強大、更精細的防護方案，例如安全多方計算（MPC）協議或量子密鑰分發（QKD）協議。後量子密碼學等策略，正為未來的抗量子解決方案奠定穩固基礎。
數據傳輸將更為安全
量子密鑰分發（QKD）協議可保護本來易受攻擊的通信頻道，同時亦能協助偵測任何數據截取行為。與此同時，量子中繼器等方案被認為可支援長距離的加密密鑰分發，從而擴展QKD的可用覆蓋範圍。
協同研究力度將持續加大
目前，不少頂尖研究人員和機構都在競相開發具備實際價值的抗量子安全解決方案。舉例來說，美國國家標準與技術研究院（NIST）透過與量子資訊與電腦科學聯合中心（QuICS）及量子聯合研究所（JQI）.
建立深度合作，為相關深入研究提供指引。此外，NIST正牽頭推進抗量子算法的標準化工作；2023年，該機構公布了首批4個後量子算法入選成果。2024年8月13日，NIST還發布了三項FIPS後量子密碼（PQC）標準中收錄的首套
與此同時，量子經濟發展聯盟（QED-C） 可推動更深層次的協作，以期「賦能量子生態系統」。這類協作努力或會產生連鎖效應，催生其他令人振奮的技術進步。
借助 Sectigo 降低後量子時代的安全顧慮
即將到來的量子時代既會帶來獨有的安全顧慮，亦會創造獨有的發展機遇。我們的目標是：在充分運用量子技術能力的同時，防範或紓緩核心安全挑戰。
在 Sectigo，我們一直致力為這個快速演進的數碼格局做好準備。歡迎進一步了解我們的量子解決方案與相關舉措，以及我們如何協助貴機構應對量子計算相關的安全顧慮，為後量子時代做好準備。