去年八月，美國國家標準與技術研究院 (NIST) 發布了首批三項"后量子加密標準"，這些標準旨在抵御量子計算機的攻擊。多年來，密碼學專家一直擔憂量子計算的出現可能會給傳統加密方法帶來災難性影響。隨著這項技術已明確出現在地平線上，NIST 的新標準代表著朝后量子防護邁出的第一個重要步伐。

但量子計算真的如傳言所說那樣對加密構成威脅嗎？雖然量子計算機確實能夠更快更容易地破解傳統加密，但我們距離 1992 年電影《潛行者》中想象的"無秘密可言"解密設備還很遙遠。由于能源需求和計算能力仍然是限制因素，那些能夠接觸到量子計算機的機構很可能會考慮將這項技術用于其他更有價值的領域—比如科學、制藥和醫療保健。

還記得電子顯微鏡理論嗎？

我在數字取證領域工作了很長時間，這讓我對量子計算的挑戰有了獨特的見解。1996 年，Peter Gutman 發表了一篇題為《磁性和固態存儲器中數據的安全刪除》的白皮書，理論認為可以使用電子顯微鏡從硬盤驅動器中恢復已刪除的數據。這是否可能？也許—但最終，這個過程將會非常繁瑣、資源密集且不可靠。更重要的是，不久之后硬盤就開始以如此密集的方式存儲信息，以至于即使是電子顯微鏡也無法恢復已刪除的數據。

事實上，幾乎沒有證據表明電子顯微鏡曾經成功用于這個目的，現代測試也證實這種方法既不實用也不可靠。但恐懼是真實的—這促使美國國防部 (DOD) 發布了著名的"7 次擦寫"數據刪除方法，以消除電子顯微鏡理論上可能檢測到的任何取證證據。我們是否應該對敏感或機密數據采取這種額外的預防措施？當然應該。但威脅并沒有傳言的那么可怕。在量子計算方面，我們可能正在走上類似的道路。

量子計算的現實情況

首先，重要的是要理解量子計算的工作原理。盡管電影喜歡這樣描繪黑客，但它并不是一根能立即終結我們所知的密碼學的魔杖。它仍需要輸入單獨的消息并被指派破解加密—這意味著攻擊者需要相當清楚哪些消息包含有價值的信息。這聽起來可能很容易，但每天發送的電子郵件超過 3000 億封，還有數萬億條短信。雖然有辦法縮小搜索范圍，但這仍然需要攻擊者投入大量的計算能力。

這就引出了真正的問題：計算能力并非無限。量子計算處于技術的前沿，這意味著普通的腳本小子或黑客組織無法接觸到它。只有國家級參與者和像 Google、Microsoft 以及 AI 公司這樣的大企業才能接觸到量子計算機（以及運行它們所需的能源）。簡單來說，量子計算最初將會很昂貴，而且不會像許多人所說的那樣快速進入市場—這意味著國家只能擁有有限的計算能力。那么問題來了：破解加密協議真的是他們計劃將計算能力用于的目標嗎？

量子計算的真正用例

答案是一個強烈的...也許。對我來說，量子計算的真正優勢在于研究、經濟競爭和全球影響力。這并不意味著如果敵對國家掌握了他們知道很有價值的東西，量子計算機就不會被用來破解加密—但這不會是該技術的主要用途。這樣想：如果你是一個可以使用地球上最先進計算機模型的外國勢力，你會將它們用于什么？是在數百萬加密通信中進行大海撈針式的搜索，還是將這寶貴的時間、能源和計算能力用于治愈癌癥、消除癡呆癥或創造先進的新材料？對我來說，這是顯而易見的。個別攻擊者可能追求短期利益，但國家會考慮更長遠的利益。

量子計算很可能推動新材料和催化劑開發方面的重大突破，從而創造出更強、更輕的制造業復合材料和更具反應性的化學過程催化劑。僅這一點就有可能徹底革新多個行業，為部署該技術的國家帶來更大的長期收益。量子計算在制藥行業也顯示出前景，幫助研究人員在更短的時間內開發出更有效的藥物和其他治療方法。該技術甚至被用于增強太空旅行能力，通過實現更快的軌道計算，使導航更準確并優化燃料使用。

這歸結為成本效益分析。在可預見的未來，只有國家和大型企業才能接觸到量子計算—當他們可以用它來提升經濟產出和主導金融市場時，他們真的會將有限的計算能力用于破解加密算法嗎？這并不是說量子計算的每個用例都是好的—在錯誤的人手中，它當然可能被用于危險的目的。但在如此關注所謂即將來臨的"量子末日"的情況下，背景很重要。

破解加密是否在量子計算的用例清單上？是的。但它并不在清單的前列。因此，在我們花費數十億美元來徹底替換目前使用的每一個密碼算法之前，也許是時候深呼吸一下，考慮一下量子計算將如何真正被使用了。

Rob Lee 是 SANS Institute 的研究主管兼教師主管。