量子计算机前景广阔，但也可能威胁到我们数字生态系统赖以构建的安全。
为应对这一威胁，我们需要建立一个由利益相关方组成的全球社群，共同致力于推动安全可靠的量子应用。
这一全新安全范式的基础已然具备，但仍有一些障碍需要首先扫清。
量子计算机的强大能力对我们的数据安全构成前所未有的威胁因为它有可能破解支撑数字生态系统的密码技术。科技界能够应对并管理这一风险；它可能成为量子技术广泛应用的战略性障碍。这样做将有助于释放量子技术对全球经济的万亿美元潜在价值。
尽管量子计算机将带来诸多重大进展，但它们也可能威胁到我们加密信息并安全交换信息的能力。这一发展可能造成重大的经济和地缘政治动荡；不过，降低这一风险的技术如今已经存在，同时也带来了实现更高水平数字信任与安全的变革性机遇。
世界需要一个量子安全联盟——一个由致力于推动新型量子应用安全可靠落地、提升全球领导者量子素养，并加速构建安全的全球生态系统（包括量子安全技术）的成员组成的全球社群，从而安全地释放这项技术的真正价值与潜力。
量子安全原则
如今，量子科学正被用于构建强有力的网络安全应对方案，以应对未来和当前的威胁态势。由此产生的技术可为新的安全基础奠定根基，大幅提升我们保护数字基础设施的能力；但我们需要立即采取行动，鼓励这些技术在整个数字生态系统中广泛应用。
借助物理学定律，量子赋能技术（如量子密钥分发和量子随机数生成）不易受到量子计算机或强大数学技术的攻击。因此，这些技术能够提供稳健且面向未来的安全保障，并有望带来一种传统方法目前无法实现的全新信任范式。
这些基于物理学的方法以先进网络安全软件和新一代密码策略（即后量子算法）为基础，能够构建具有韧性的网络安全基础设施，保护我们的数字生活和互联社会——无论当下还是未来。量子赋能技术是量子安全原则的核心，可用于确保数字通信安全。以下潜在应用示例将在建立对数字生态系统的信任方面发挥关键作用：
1.量子密钥分发技术利用量子效应保护安全链条中最关键、最脆弱的一环：各方之间交换加密密钥。下图展示了一个量子密钥分发系统，该系统利用光纤信道交换密钥材料，并以量子物理定律为其提供保护。适用于其他信道的方案（例如“无线”量子密钥分发）也日渐成熟。
2.量子效应还可用于生成高速、真正随机（即具有完全熵）的比特流，以构建高质量的加密密钥。由于这些密钥完全随机、不可预测，因此更加安全。用于捕捉这些量子效应的设备如今已趋于成熟，并已开始部署于现有技术和基础设施中。
安全领域中熵的重要性，从一些警示案例中可见一斑：这些案例展示了过度依赖确定性或算法方法生成随机数所导致的后果。
2017年，俄罗斯黑客骗取赌场数百万美元，方法是利用老虎机中薄弱的软件伪随机数生成算法。他们用智能手机记录老虎机转轮的旋转规律，随后逆向分析其底层随机数生成算法。黑客因此能够预测转轮结果，并将这种可预测性变现。因此，博彩业已成为最早开始认识到量子赋能真随机数生成潜在威力的行业之一。
建立量子安全联盟
这一全新安全范式的基础已牢固确立；然而，要推动广泛应用，仍需付出更多努力。这是一项新技术，安全生态系统内的学术界、创新实验室和专业技术社群都在取得进展。但在安全领域，我们看到更广泛的社群需要应对两大障碍：
障碍一：成熟度与标准
量子熵是一种成熟且能力出众的加密密钥生成技术，已适合广泛部署；但量子安全原则的其他组成部分，特别是后量子算法和量子密钥分发，仍面临部署障碍。其中包括确定哪些拟议中的后量子算法能够提供最稳健、持久的安全保障，同时最大限度降低运营影响和成本。同样，目前正在开发多种量子密钥分发方案，以满足不同需求，这可能会令早期采用者感到困惑。
障碍二：构建量子安全生态系统
目前，人们对量子技术潜在应用、相关风险和安全解决方案的认知与信息都存在重大缺口。对于负责确保企业所依赖系统安全性和完整性的领导者而言，量子安全讨论中仍存在夸大其词的说法。社群可以通过提升董事会和首席执行官层面的量子素养来改变这一现状。这需要个人和集体领导层采取行动：盘点信息资产（包括共享基础设施），全面了解可能受量子技术影响的风险，并制定路线图，明确关键里程碑和触发事件。
与此同时，这一技术转型迫切需要培养一批专业人才，以有效落实这些原则。预计仅量子安全市场在短短几年内就将在全球增长至250亿美元。社群需要开始投资技能培养，供应生态系统也必须开始为量子赋能的安全和数字防护做好准备。加快政府主导的举措也将有所帮助，例如美国、欧盟、印度、日本和澳大利亚宣布的相关举措。
保障量子时代的未来
网络安全社群必须着手构建量子安全技术，并加快其应用，将其价值从技术层面提升至变革层面。这项新兴技术已用于构建强有力的网络安全应对方案，以防范潜在的密码学威胁；这些量子赋能新技术则为新的安全基础奠定根基，大幅提升我们保护数字基础设施的能力。
