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路透:量子技術最快2025年破解所有現行加密 美中等大國爭搶先機

2023/12/15 12:41(2024/1/30 15:12 更新)
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圖為IBM研究員在量子研究室研究量子電腦。(路透社)
圖為IBM研究員在量子研究室研究量子電腦。(路透社)
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(中央社倫敦14日綜合外電報導)量子電腦有朝一日恐能破解保護數位通訊的主流加密技術,這天被稱為「Q日」(Q-day),屆時全球軍、經安全可能出現天翻地覆改變,美、中等大國正為此努力搶占先機。

路透社報導,加拿大網路安全公司Quantum Defen5e(QD5)今年2月警告美國國防部,美國的機密-或者說所有人的秘密-正處於暴露風險。

QD5執行副總裁孔茲(Tilo Kunz)告訴負責保護美軍通訊的美國國防資訊系統局(DISA),全球可能最快在2025年達到「Q日」,屆時遠比當今最快超級電腦還強大的機器,將可破解幾乎所有現代通訊的密碼。

根據美國國防資訊系統局公布的會議錄音,孔茲還說各國都在努力竊取數據,想先截獲訊息留待「Q日」後再解碼,即所謂「先蒐密再破譯」。屆時各國軍方將發現己方長年計畫和情蒐暴露在敵人面前、企業的智慧財產遭竊、民眾的健康紀錄被公諸於世。

孔茲說:「不是只有我們在蒐集資料,也不是只有我們想在未來破解這些東西…所有被傳到公開網絡的資料都有風險。」

美國聯邦調查局(FBI)局長瑞伊(Chris Wray)今年9月曾說,中國的「駭客計畫比其他大國加起來還要龐大」;中國國家安全部也在9月時的一份報告指控美國國家安全局(NSA)有系統地攻擊以竊取中國資料。

關於「Q日」何時來臨,各方看法不一。量子運算仍處於相對早期階段,目前僅打造出處理能力有限且容易出錯的小型量子電腦。有些研究員估計,「Q日」可能要到世紀中葉才會到來。

沒人知道誰能先一步到達「Q日」。一般認為美、中是這個領域的領先者,許多專家覺得美國仍占上風。

在掌握量子運算的競賽持續進行之際,保護關鍵資料的戰爭也已開打:美國及其盟友正在研議名為「後量子密碼學」(post-quantum cryptography)的新加密標準,也就是連量子電腦都難以破解的密碼。中國也努力開創量子通訊網絡,研究人員稱這種技術理論上不可能被駭客入侵。

量子位元是量子電腦最基本的運算單元,為使量子位元能運用,量子必須達到量子疊加和量子糾纏狀態。以丟硬幣比喻,硬幣分頭像(1)或反面(0)就如傳統的位元,而疊加和糾纏特性使量子位元不像傳統電腦位元只能為0或1,而是能同時為0與1,這使量子位元運算能力大增,得以進行當今超級電腦都做不到的運算。

商界諮詢顧問預測,量子運算能力在2030年代中期將能帶來數千億美元額外收入,有些人甚至預測在量子電腦時代來臨前,量子技術進步將大幅提高某些軍事裝備的性能。

澳洲量子技術公司Q-CTRL創辦人兼執行長畢爾考克(Michael Biercuk)說,量子技術「在21世紀帶來的變革,可能相當於人們19世紀開始用電」。

當今許多通訊是用「公開金鑰基礎建設」(PKI)來保障安全,這套系統開發於1970年代,目的是執行大規模加密。

PKI讓網路經濟和開放的電信系統得以興起。電郵帳號和網路銀行的密碼、安全的通訊平台,全都要靠這套系統,對許多政府和國家安全通訊來說也很重要。

畢爾考克解釋,PKI提供的安全本質上是把資訊藏在一道非常艱深的數學題後面,而創造並管理這道難題的最常見演算法稱為RSA。未來可能出現的變化是,量子電腦不費吹灰之力就可以解開這些難題。

他說:「如果這道數學題對一台電腦來說不是很難…(資料)就全都有風險了。」

新華社曾報導,中國國家主席習近平2020年向高層官員演說時強調量子技術的「戰略價值」。在他治下,中國訂定主導量子科學的明確目標;有些人估計,中國在量子研究上支出的經費也比其他任何國家都多。

麥肯錫顧問公司(McKinsey & Company)今年4月發布的報告估計,中國宣布用於量子研究的資金累計已達153億美元,是美國37億美元的4倍以上。

中國量子技術研究的重要推手之一是中國科學院院士潘建偉,他在維也納師從諾貝爾物理獎得主吉林哲(Anton Zeilinger)並攻讀博士,後來轉往德國海德堡大學(University of Heidelberg),於2008年返回中國。

潘建偉在中國領導的團隊於2016年發射全球首顆量子通訊衛星「墨子號」;隔年,他的團隊和研究員用墨子號連結北京與維也納,舉行全球第一場量子加密遠程會議。

雖然中國明顯是官方出資較多,一些研究人員認為美國擁有私人企業的技術創新人士、政府實驗室、大學研究員和合作盟友,因此在整體量子領域仍然領先。此外,美國政府也準備限制美方對中國量子能力方面的投資。

美國總統拜登今年8月簽署行政命令,下令財政部督導美方在量子科技、半導體與人工智慧等領域的投資。行政命令的附件將中、港、澳列為關注地區,可禁止美企投資中國的量子技術和設備生產。

保護數位機密面臨的一項挑戰,在於無論「Q日」何時到來,量子密碼破譯者都不太可能宣布自己有所突破,反而會三緘其口,以便盡可能長久利用這項優勢。

孔茲告訴美國國防資訊系統局,密碼被破解時「我們未必知道」,還說「我們可能要吃點苦頭才會發現…但可以預期的是,密碼一定會被破解。」(譯者:曾依璇/核稿:陳亦偉)1121215

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