量子计算可能威胁网络安全措施。原因何在?科技公司又如何应对

Quantum computer startup QuEra Computing's 256-qubit machine.
Tech companies are taking measures to protect against quantum cyber attacks.Image: REUTERS
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  • 量子计算可以轻易破解当今的网络安全措施。

  • 科技公司正在构建新的防护措施,以抵御量子网络攻击。

  • 世界经济论坛设计了一套治理与原则框架,适用于量子计算机。

新兴技术正对保护数字通信和敏感数据的网络安全协议构成重大威胁。目前,人们主要关注人工智能及其助长日益复杂的诈骗、加剧错误信息和虚假信息的潜力。

另一项虽不那么迫在眉睫、但同样令人担忧的风险,来自一种名为量子计算的先进技术。这项技术目前总体上仍处于开发阶段,但近年来的快速进展意味着,商业上可行的量子计算机可能在不久的将来问世。

什么是量子计算?

首先要知道,量子计算机与笔记本电脑、台式机或智能手机截然不同——它们的工作方式大不相同。传统计算机由数字处理器驱动,能够高速执行复杂计算。据IBM介绍,量子计算机使用专用硬件和算法,利用量子力学原理进行运算。

后排的朋友请注意,接下来就有意思了——而且有点奇特。据《大英百科全书》介绍,量子力学是科学的一个分支,研究光和物质的行为,以及分子、原子、电子、质子、中子和其他小到难以想象的粒子的性质。

IBM表示,量子计算机利用这种亚原子层面的行为,能够创建“多维计算空间”,这实质上意味着它们可以同时进行数十亿次全新的计算。这使它们能够以难以想象的速度解决规模大得多的问题。

例如,2019年,谷歌制造的一台量子计算机只用了三分多钟,就完成了一项计算;世界上最快的超级计算机完成这项计算则需要10,000年。

有了如此强大的处理能力,不难看出,量子计算机有可能绕过目前保护全球通信和数据的加密屏障。

专家解读 | 杰克·希达里 | 量子技术的未来展望
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科技公司如何应对量子计算带来的网络安全风险?

量子计算机何时问世尚无明确时间表,因此科技公司希望抢先应对现有网络安全系统可能面临的挑战,以免这些挑战成为现实。

在2024年2月21日发布的一则公告中,苹果推出了其所称的“一项突破性的后量子密码协议”。该公司称,其“PQ3”安全系统旨在保护通过iMessage平台发送的数据。苹果表示,该系统能够抵御“甚至高度复杂的量子攻击”。

苹果表示,现在推出这种后量子加密技术,是为了防范所谓的“先窃取,后解密”攻击。在这类攻击中,网络犯罪分子会收集大量数据,意图等相关技术成熟后再将其解密。

谷歌也在开发后量子安全协议,并已采用这些协议来保护公司的内部通信。谷歌表示,引入新的密码系统本身也存在风险,并举例说明一些协议曾被传统计算机破解。

保护全球经济

保护关键系统免遭利用量子计算机的恶意行为者侵害,这一责任远不止落在科技公司肩上。

2022年,世界经济论坛与德勤合作,推出了一套框架,帮助组织规划向量子安全经济有序过渡。

研究报告指出:“要制定向量子安全经济过渡的一致方案,需要来自多元化全球商业和网络安全领袖群体的广泛协作与审慎参与。”

报告还指出,有必要制定一套治理原则和价值观,以此“建立对这项技术的信任,并在技术商业化之前预先防范可能出现的风险”。

量子计算应用的治理原则和核心价值观框架。Image: 世界经济论坛

这些治理原则包括对网络安全、隐私和问责制的承诺。

在这些原则的基础上,论坛现已开发出一套工具包,旨在帮助组织在量子计算时代推进网络安全工作。该工具包敦促领导者在企业生态系统中纳入量子网络安全协议,并确保各方协作识别风险、采取防护措施。

帮助组织制定量子网络安全协议的工具包。Image: 世界经济论坛

毫无疑问,量子计算有望帮助我们解决面临的一些重大挑战。但如果缺乏充分的控制措施,它也可能以前所未有的程度危及数据和通信的安全。

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