解读量子技术发展带来的安全挑战和应对

据了解，量子计算机就是建立在量子实体（如光子、电子、原子、离子）基础上运行量子比特的计算机，由于量子计算机具有基于量子比特的并行处理信息的能力，理论上其计算能力随量子比特位数的增加呈指数级增加，因此相比经典计算机具有超级强大的计算能力。国际上，Google、IBM、微软等公司都投入了巨资研发量子计算机的硬件及软件，2017年IBM公司宣布研制出具有50个量子比特的量子计算原型机，2018年Google公司发布了72个量子比特的量子芯片，微软公司主要针对拓扑量子计算进行研发，2018年宣布取得重大进展。国内也有多个科研机构及阿里巴巴、腾迅、百度等互联网公司在量子计算领域进行前沿研究。

量子计算机将会给现在使用的密码体系带来重大的安全威胁。区块链主要依赖椭圆曲线公钥加密算法生成数字签名来安全地交易，目前最常用的ECDSA、RSA、DSA等在理论上都不能承受量子攻击。 根据理论预测，对于一定长度的基于非对称椭圆曲线加密算法ECC密 钥，用目前超级计算机需要几十年才能破解的密码如果采用具有数千 个量子比特的量子计算机及Shor算法预计数十分钟就可以破解。可 见，一些量子算法将对目前区块链所采用的公钥密码体系产生严重的 威胁，必须提出应对量子计算的安全策略。

为了应对量子计算机给密码带来的安全威胁，目前主要可以采用 基于抗量子计算密码和量子密钥的方法。抗量子计算密码的优势在于， 将抗量子计算密码应用于互联网中不需要添加额外的硬件设备，特别 是昂贵的量子硬件系统，有利于快速大规模普及应用。量子密钥的优 势在于其具有更高的基于物理上的安全性，而目前主要的缺点在于需 要基于相对昂贵的量子硬件系统，将来量子硬件设备会进一步集成化 和降低成本，这将有利于量子密钥的广泛应用。在今后的实际应对策 略中，可以根据具体应用的安全需求，将两种策略组合使用。