• 目前被视为安全的数据可能被窃取，并在日后通过量子方法获取。
• 诸如肖尔算法之类的量子算法能够破解经典密码学难题。
• 政府、学术界和产业界必须在量子转型中开展协作。
量子计算何时能够破解密码学？这是一个经常被问到的问题，但遗憾的是，它是一个似是而非的问题，因为它将威胁描述为未来才会出现。对于需要保护数十年的数据而言，威胁就在当下。其影响则在未来显现。如果今天被视为安全保护的数据在现在被窃取或截获，那么它已经在潜在的量子攻击者面前失守。
所有过去、现在和未来的数据，只要未采用抗量子安全机制加以保护，都将面临风险。这威胁到现代社会赖以运转的数字基础设施。所有依赖密码学、但不具备抗量子安全性的关键基础设施、交易和流程都可能遭到破坏，从而引发大范围的扰乱。鉴于量子威胁已经存在，政府和企业不应再拖延行动。
量子计算机通过操控精密的量子力学状态来解决经典计算难以处理的问题。通过将问题编码到量子力学状态中，并运行正确的电路，以锁定包含解答的少数结果，量子计算机能够完成最强大的经典计算机也无法企及的运算。这种前所未有的计算能力为经济和社会带来了巨大的增长机遇，但同时也对依赖当前密码学方法（这些方法之所以能保护数据，是因为其问题缺乏简便解法）的安全应用构成挑战。
量子算法如何运作？
一些量子算法能够高效解决当今用于保障系统安全和保护数据的部分核心密码学问题。其中最强大的是肖尔算法。它提供了一种指数级更快的大整数因式分解方法，而大整数因式分解是支撑我们大部分公钥密码学的高难度数学问题。运行此类可破解加密的算法，需要一台能够执行数亿次量子操作、且误差低于十亿分之一的量子计算机。
这样的机器何时会出现？这取决于所用密码学的安全级别以及量子计算领域的创新速度。
经典方法可求解的最大 RSA（一种常见的公钥密码系统）整数为768位。量子计算机要破解它，据最佳估计需要2400个量子比特（即经典比特的量子力学版本，代表一个信息单位）能够执行1.53亿次操作。这些操作必须零误差，因为误差会导致计算失败并得出错误结果。这意味着每次操作的误差必须低于0.000000006。若要破解RSA 2048密码学，则需要6200个量子比特和27亿次操作，并要求误差率低于0.0000000003，才能在约八小时内完成该任务。
目前最好的机器，其双量子比特门的误差率约为1%，而除非使用量子纠错码将信息编码到逻辑量子比特中（目前在技术上具有挑战性），否则我们可实现的误差率被限制在0.0001至0.00001之间。迄今为止，尚未有任何一个逻辑量子比特得到验证。因此，在不到十年内出现能够破解加密的机器的可能性极低。
过去十年间，业界已大规模从RSA 2048迁移至一种名为椭圆曲线密码学（ECC）的方案。量子计算机同样能够破解该方案，但与RSA相比，针对ECC的量子计算成本研究较少。因此，在没有进一步研究的情况下，我们无法断定该问题在量子计算机上比RSA因式分解更难或更容易。但两者都可被量子算法破解。政府和企业需要通过了解量子计算对其基础设施构成的风险来做好准备。
为何现在就要行动？
我们推迟向抗量子安全标准迁移的时间越长，面临风险的数据就越多。我们利用密码学来保护基础设施、为电子交易提供信任并确保数字证据的安全。如今设计的新型汽车、飞机和关键基础设施均高度连接于数字生态系统之中，且预期使用寿命达数十年。随着我们的世界日益互联和自动化，从网络安全角度看，我们正变得更加脆弱。
如果某个不具备抗量子安全性的遗留组件在未来出现漏洞并遭入侵，可能引发大范围的扰乱。此外，当今的系统利用密码学来验证关键更新和补丁的来源并检查其完整性，但我们在设计时并未考虑使密码学能够轻松更新。众多报告详细说明了全球有多少关键基础设施由已不再获得支持的操作系统控制。世界经济论坛估计，在未来10至20年内，全球将有超过200亿台数字设备需要升级或更换，以便使用抗量子密码学。对于大多数设备而言，远程完成这一操作并不可行，因为用于检查更新的密码学并非总是包含在更新之中。各组织需要立即规划并采取行动，以便尽快实现这一转型。
我们如何保障量子未来的安全？
量子计算在科学、社会和经济影响方面的革命性潜力，已促使全球范围内的大量投资和雄心勃勃的计划。要保持量子技术的领先地位，需要通过早期采用、测试和反馈，进行有针对性的投资并加速研发。量子理论、硬件和软件方面的基础研究必不可少，包括开发新型量子比特、提升量子比特质量及其在量子电路中性能的方法、缓解和纠正误差的技术、优化量子电路和编译方案的开发，以及推动先进扩展技术发展的组件。
单个团队缺乏能力建造一台拥有数千个以上量子比特、且能执行误差低于十亿分之一的量子电路的量子计算机。政府、学术界和产业界必须通力合作，推进基础科学研究，并以高效、积极的发展路线图推进落实，同时设定有意义、定义明确的指标。
政府和企业还必须降低网络安全风险。美国通过国家标准与技术研究院历时多年的流程，主导了抗量子密码学的遴选与标准化工作。其他国家也已启动类似工作。政府和产业界必须通过制定风险与缓解框架以及用于密码学应用的新标准，推动抗量子密码学和基础设施时代的到来。
世界经济论坛在网络安全方面的工作
网络安全中心提供了一个值得信赖的平台，汇聚各方领导者共同理解不断演变的网络风险及其系统性影响。该中心专注于在日益互联的数字世界中建立理解与信任。
通过促进跨行业协作与洞察共享，该中心帮助合作伙伴增强网络韧性，并应对需要集体应对的挑战。
抗量子算法只是一个开端。行业安全标准和协议需要针对这些新算法进行更新。在某些标准组织中，这可能需要多年时间。尽管密码学在保护数据和系统方面发挥着作用，但对其管理的治理或指导却很少或几乎没有，这阻碍了各组织向新密码学标准的迁移。目前迫切需要协助制定密码学治理指南。
为安全的量子计算未来做准备的时机已经到来。
