量子计算机可能使恶意行为者破解目前保护大多数信息与通信系统的安全算法。
“Y2Q”问题与Y2K或千年虫有相似之处，但差异更为严重，涉及威胁来源以及如何解决该问题。
鉴于该威胁的严重性以及应对所需工作的庞大规模，各组织应立即开始做准备。
世界见证了为应对Y2K问题（又称“千年虫”）的大规模全球行动之一，时间为上个世纪的最后十年。 据估计，全球为应对Y2K问题的支出接近3080亿美元，其中仅美国就花费逾1300亿美元。但得益于国际协调与努力，Y2K问题得到了妥善处理。
二十年后，我们面临的是一个名称相似的“Y2Q”问题，预计将影响大多数信息与通信系统。Y2Q问题涉及目前保护系统免受网络攻击的算法。这些算法基于复杂的数学难题，传统计算机实际上无法解决，但大型且能力足够强的量子计算机利用量子力学原理，有可能在数小时甚至数分钟内解决这些难题。
如果恶意行为者获得此类量子计算能力，他们可能破坏政府和企业系统的安全，扰乱甚至损坏公共服务和公用基础设施，干扰金融交易并泄露个人数据。这就是被称为Y2Q的大规模威胁。
为何“PQC”是应对Y2Q的推荐方案
全球各行业专家、政府机构，以及获政府和私营机构支持的标准化组织，正在致力于解决Y2Q问题。目前提出了两种关键方案：后量子密码学（PQC）和量子密钥分发（QKD）。
PQC算法旨在抵御涉及经典计算机和量子计算机的网络攻击。这些算法仍基于经典的数学复杂性和计算技术。预计它们将取代易受量子计算机威胁的现有算法。
QKD是一种安全通信机制，它基于量子物理原理实现密码协议。QKD需要额外的专用硬件。
QKD作为一项技术仍在发展中，因此，PQC预计将成为全球普遍采用的最主要抗量子密码形式。它基于经典方法设计，预计可在现有基础设施中运行，无需专用硬件，这与QKD不同。
考虑到威胁的严重性以及所需工作的庞大规模，各行业、政府和标准化组织已开始着手制定算法、协议和系统的标准。
标准化组织与行业组织正在合作开发新的抗量子PQC算法。美国商务部下属的国家标准与技术研究院（NIST）处于这一工作的前沿。经过多年评估流程，NIST已宣布选定四种算法，预计将于2024年成为后量子密码学标准。预计各组织将在IT和运营技术系统中采用这些密码算法，并升级其系统，以作为抗量子迁移的一部分，防范Y2Q威胁。
与Y2K对比理解Y2Q
为更好地理解Y2Q威胁，我们需要比较并探讨Y2Q与Y2K之间的某些相似之处和具体差异。
相似之处包括：
两者均由恐惧、不确定性和疑虑引发。
两者都有可能对全球计算系统造成大规模影响。
实施解决方案需要大量训练有素的工程师。
在两种情况下，测试和验证都是解决方案中极为关键的环节。
为应对该问题，美国、欧洲和亚洲开展了全球性的努力与合作，包括政府的参与。例如，美国已像应对Y2K时一样，针对Y2Q制定并实施了专门法律。
在两种情况下，企业及运营系统中的计算机程序和基础设施都必须经过审查、评估、修复和升级。
两者的差异更为严重：
时间表：就Y2K而言，有一个非常明确的期限：若不修复，问题将在新世纪伊始冲击计算机系统。就Y2Q而言，我们并不知道能够破解当前所用密码算法的足够强大的量子计算机何时问世。时间表完全不确定。
威胁来源：就Y2K而言，可以确定问题源于系统内部；而Y2Q的来源始终是外部的，并带有造成破坏或伤害的恶意企图。
解决方案：尽管Y2K是一个巨大的问题，但解决它的方案简单直接；而要解决Y2Q问题，则有多种拟议方案。上文概述的两种主要方案在实施上各有其复杂性。
执行：就Y2K而言，各组织所有系统必须完成更新或升级的时间期限是明确的。这是一次性活动，问题一旦修复即告解决。就Y2Q而言，需要对系统和数据进行详细分析。在制定修复或升级这些系统的路线图之后，结果可能是一个多年期项目，而非一次性活动。各组织需要通过动态监测和更新周期，实现加密敏捷性（crypto agility）的状态。
损害的可见性：若不加以应对，Y2K可能造成的损害预计会直接显现或被察觉。而由于该威胁的性质，Y2Q造成的损害可能无法被看见或察觉。恶意行为者甚至可能不会立即暴露，并可能在之后的某个时间点造成损害。
我们为何必须立即行动，以及如何行动
随着网络空间量子风险逐渐显现，Y2Q日益令人担忧。一些重要进展表明了该问题的严重性和紧迫性。例如：美国政府于2022年12月通过了《量子计算网络安全防范法》，以及部分保险公司终止了对国家级网络攻击的承保。全球各组织都应认识到这些进展。
当今的量子计算机能力仍然初级；要制造出足以破解当前密码算法的强大量子计算机，还需要许多年。尽管如此，鉴于威胁的严重性以及应对所需工作的庞大规模，各行业、政府和标准机构已开始为抗量子迁移以及采用PQC算法做准备。
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准备工作至关重要。组织应了解并收集本公司内各类应用所使用的全部密码学信息，以识别不同后量子密码学及混合算法将如何影响这些应用的性能。组织应制定明确的路线图以开始实际迁移。在此阶段，应在组织内所有系统中实施向抗量子密码学的过渡。随后应对升级后的系统进行测试和验证，以确认其预期的安全性、功能性和性能。
我们尚无法对向抗量子密码学过渡的总体成本作出良好估计，但Y2Q的规模和复杂性明显大于Y2K，因此有必要在未来几十年内逐步制定解决方案。各组织需要尽快开始准备。
如需了解更多，请阅读Capgemini报告 Y2Q：迈向抗量子密码学之旅。
