美国国家科学院警告称*需准备迎接量子攻击

据国外媒体报道，美国国家科学院(NAS)的一份新报告称，尽管量子计算机的建设仍面临诸多挑战，随着这些计算机逐渐成为可能，*应优先考虑潜在后果，并为网络安全威胁做好准备。

物理学家理查德·费曼在1982年首次提出用量子系统实现通用计算的想法。当计算机科学家彼得·肖尔开发出应用于量子计算机的“朔伊尔算法”，并证明计算机可以比传统计算机更快的速度进行对数计算时，这个领域吸引了更多科学家的兴趣。今天，量子计算正在走出物理实验领域，并逐渐进入商业世界，私人和公共部门的投资。真正的、功能性的(但还不成熟)量子计算机已经问世。美国国家科学院最近发布的报告总结了量子计算领域的“进展和前景”。

报告写道:“委员会发现，没有根本的理由说明为什么一台大型容错量子计算机在原则上不能被制造出来。”。该报告的作者由许多美国物理学家和计算机科学家组成。

量子计算机是计算机处理器，可以将问题转化为量子位，而不是“经典”位。经典位只能在0和1两种状态之间切换，即“0或1”；量子位的0和1是量子态，这意味着它们可以是“0和1”，直到在计算过程中被观察到。想象一下薛定谔的猫，同时活着和死去，直到盒子被打开。量子位的力量来自于这样一个事实，即它们不仅增加了复杂性，而且有能力通过量子力学的数学计算来纠缠和干涉。

这种机器可以将人类对物理的理解推向一个新的境界。然而，量子计算机还有其他潜在的应用，如开发更先进的人工智能或在药物开发中模拟新分子。量子位不仅在处理器中发挥巨大作用，它们还可以成为强大的传感器。近年来，量子计算机已经成为一个国家安全问题。一台能够运行“索埃算法”的量子计算机能够破解存储大量数据时所需的公钥加密技术。

这份报告由美国量子计算领域的许多著名科学家撰写，重点关注量子计算机发展中的挑战和潜在好处，并对量子计算机提出了期望。毕竟，量子计算机本身容易出错，也就是说，由于固有的“噪声”，你可能无法从算法中得到预期的最终答案。纠错算法可以解决这些问题，但会增加计算时间，不宜在短时间内实现。没有量子随机存取存储器，很难将大量经典数据集转换成量子态。在这方面设计算法非常困难，调试一台看不到中间状态的计算机也非常困难。

该报告指出，破解苏尔算法的量子计算机提出，“已经过了10多年”，也许是几十年。这份报告的作者不是根据时间来估计量子计算机的能力，而是根据量子比特的数量和它们出错的可能性。此外，他们不认为量子计算机将完全取代传统计算机，相反，他们将增强传统计算机的功能。

尽管量子计算领域刚刚起步，但该报告警告说，为现有的不成熟的量子计算机找到实际应用是非常重要的，因为它们可以更快地实现突破。同时，他们写道，鉴于密码破解机器的潜在威胁，量子安全加密的准备工作应该立即开始。

IBM研究所量子安全加密技术主任迈克尔·奥斯本没有参与报告的撰写。他指出:“从汽车到飞机到发电厂——如果(量子计算机)能在15到30年内投入运行，他们需要开始规划向(量子安全)加密系统的过渡。”

该报告还警告了对量子研究的资助，尤其是在美国。在包括中国在内的其他国家，大量的资金和人力投入到量子技术的发展中。在美国，大多数量子研究都是私人资助的——它可能不会提供直接的商业利益。报告写道:“如果量子计算机不能在短期内取得商业成功，*资助对于避免量子计算机研发的大幅下降至关重要。”。

相关人士指出，这份报告应该得到认真对待。“美国国家科学院因其在当前科技领域的可信和客观的报告而受到高度赞扬，这一次也是如此，”该报告的审查者之一、英特尔实验室量子应用和架构总监安妮·松浦说。

目前，美国*似乎确实在认真对待这份报告。一项向量子计算产业注入资金的法案已经在众议院获得通过，目前正在提交参议院。显然，量子计算不会消失。持续的投资和研究将使具有纠错能力的量子计算机在未来十年成为现实。现在是为可能的量子攻击做准备的时候了。