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RSA加密面臨威脅，量子計算機或“秒答數學題”

隨著量子計算技術迅猛發展，量子計算的強大算力對密碼學的威脅正成為數據安全領域的重要隱患。

RSA加密算法是目前最有影響力的公鑰加密算法。它基于一個十分簡單的數論事實：將兩個大質數相乘十分容易，但是想要對其乘積進行因式分解卻極其困難。2048位的RSA密鑰通常包含超過600位的十進制數字，分解這樣的大整數在現有的經典計算能力下短時間內是不可能完成的。

電影《潛行者》中，編程專家戈登所發明的萬能解碼器可破解世界上所有的密碼。量子計算機是否會使這一場面成為現實？

▲電影《潛行者》劇照

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德國科學家創新低成本密鑰算法

德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）教授Laurent Schmalen表示，“傳統密碼的解密過程對傳統計算機來說非常繁瑣耗時，但對量子計算機卻并非如此。一旦知道一個大數的質因數，量子計算機就能破解加密。” 日前，他的研究團隊與合作伙伴共同開發了一種方法，以保護互聯網通信免受未來量子技術的威脅。

處理量子計算對密碼學威脅的傳統解決方案，是對稱加密。為此，雙方需要在建立加密連接前交換虛擬密鑰，以便后續解密傳輸的數據。但這種方法需要復雜且昂貴的設備。KIT研究人員開發了創新的密鑰匹配算法，確保建立加密連接的雙方擁有相同的密鑰，并且依靠傳統硬件即可實現。這種新密鑰匹配算法是確保防竊聽通信的關鍵一步。它能動態適應變化的條件，并防止攻擊者從密鑰交換中獲取信息。

3月底，研究團隊在慕尼黑大學實時演示了這一過程：通過校園內的光纖連接，實現了受量子密鑰交換保護的視頻傳輸。Laurent Schmalen表示：“我們使用光纖通信中的標準硬件，例如家庭中的光纖連接，完成量子密鑰交換，而無需依賴昂貴的專用設備。這種方式可以讓全球的電信網絡免遭竊聽。”

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從實驗室到應用，世界各國前瞻布局“量子安全”

研究團隊表示，該技術有望在五年內實現廣泛應用。KIT的項目合作方ADVA網絡安全公司研發總監Tobias Fehenberger補充道：“我們的項目是量子安全加密發展的重要里程碑。這個模塊化、高性能系統的成功驗證證明，基于商用組件和開放架構的量子安全技術已具備實際應用條件。”

據悉，此項研究屬于德國聯邦教育與研究部（BMBF）的DE-QOR項目（“開發用于城域和長途光纖網絡中量子安全通信的高性能傳輸組件”），用以展示模塊化的高性能QKD加密技術。在全部340萬歐元的資助中，KIT獲得了約35萬歐元。項目合作伙伴除KIT和ADVA網絡安全公司外，還包括慕尼黑大學、漢諾威萊布尼茨大學、以及Microwave Photonics 和Creonic 兩家德國企業。

目前，世界各國正積極提前布局“量子安全”領域。2023年8月，美國網絡安全和基礎設施安全局（CISA）、國家安全局（NSA）與國家標準與技術研究院（NIST）聯合發布《量子準備：向后量子密碼遷移》指南，8月13日，美國國家標準與技術研究院（NIST）正式發布了全球首批3個后量子加密標準，以保障互聯網通信免受量子計算機攻擊。2025年2月，中國商用密碼標準研究院在全球范圍內公開征集新一代商用密碼算法，明確要求需同時抵抗經典計算攻擊和量子計算攻擊。 KIT作為德國知名的研究型大學，此次重大突破將助力德國在量子安全領域加速應用落地。

參考資料：中國商用密碼研究院，.

編譯：詩學