美国国家科学院警告：我们要为量子攻击做好准备

美国国家科学院(National Academy of Sciences)的一份新报告显示，对于那些希望建造量子计算机的人来说，前方的道路是崎岖的。尽管量子计算机的建造还面临许多挑战，但随着这些计算机逐渐成为可能，政府应该优先考虑潜在的后果，为网络安全面临的威胁做好准备。

物理学家理查德·费曼在1982年首先提出了利用量子体系实现通用计算的想法，而当计算机科学家彼得·秀尔开发出了在量子计算机上应用的“秀尔算法”，并以此证明了计算机能做出对数计算，并且速度远胜传统计算机之后，这一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，逐渐进入商业世界，得到了来自私人和公共部门的投资。真正的、具有功能(但还不成熟)的量子计算机已经问世。美国国家科学院近日发布的这份报告，对量子计算领域的“进展和前景”做了总结。

报告中写道：“委员会发现，没有根本性的理由能说明在原理上无法构建一台大型的容错量子计算机。”

量子计算机是一种计算机处理器，它可将问题转化为量子比特(qubit)，而非“古典”比特。古典比特只能在两种状态——0和1——之间转换，即“非0即1”;而量子比特的0和1则是量子态，意味着在计算过程中，它们可以“又0又1”，直到被观察到。可以想象下薛定谔的猫，同时处于活着和死亡两种状态，直到盒子被打开。量子比特的威力来自于它们不仅增加了复杂性，而且具有通过量子力学的数学计算进行纠缠和干涉的能力。

这样一台机器可能会突破我们对物理学的理解极限。但它在创造更先进的人工智能或为药物治疗建模新分子方面还有其他潜在的应用。量子位不仅在处理器中有用——它们还能制造强大的传感器。如今，这已成为一个国家安全问题;一台能够运行肖尔算法的量子计算机可以破解用来存储我们大量数据的公钥密码。

该报告警告称，为现有的还未成熟的量子计算机找到实际应用非常重要，这可以更快地实现突破。与此同时，他们写道，鉴于代码破解机器的潜在威胁，应该立即开始准备量子安全加密方法的工作。

IBM研究院量子安全加密技术主管迈克尔·奥斯本(Michael Osborne)指出：“从汽车到飞机，再到发电厂——如果(量子计算机)能在15到30年后投入运行，他们就需要开始规划向(量子安全)加密系统的转变了。”

这份报告还对量子研究领域的资助情况提出了警告，特别是美国。在包括中国在内的其他国家，大量的资金和人力已经投入到量子技术的开发中。而在美国，大部分量子研究都是私人资助的——可能无法提供直接的商业利益。“如果量子计算机不能在短期内取得商业上的成功，那么政府资助对于避免量子计算研究和开发显著下滑是必不可少的，”报告中写道。