主流量子計算可能還有幾十年的時間，但其破解加密的能力意味著研究人員現在正在研究如何提高量子時代的安全性。

現代計算機從根本上改變了人們的日常生活，且每天都在變得更加強大。你現在正在用來閱讀這篇文章的智能手機，可能比幾十年前的超級計算機也更強大。

但即使是今天最強大的計算機也有很大的局限性。

那么，這就是量子計算機的用武之地了 —— 這是一個利用量子力學定律來開啟計算能力指數增長的研究領域。通過量子計算，藥物發現、疫苗研究、金融建模、天氣預報以及幾乎任何需要巨大計算能力的領域都可能大大加速。

量子計算機也可以用來破解世界上一些最常見的加密算法。

兩種加密系統的故事

加密有兩大類。

第一種是對稱加密（symmetrical encryption）或專有密鑰加密（private key encryption）。可以這樣理解：你鎖門的時候用的鑰匙，同樣也是開鎖用的鑰匙。當使用相同的密鑰加密和解密信息，并且只有少數人有權訪問時，這稱為對稱加密。同樣，你的房子的鑰匙通常自己是不會分發給你不信任的人的。

非對稱（Asymmetrical）或公鑰加密（public key cryptography）允許您使用不同的密鑰加密和解密信息，其中一個密鑰是公開分發的。把公鑰想象成一把鑰匙，有人可以用它鎖上門，但不能開鎖。或者是能夠打開門，但不能鎖門。這個系統有點復雜，但實際上你只需要知道一件事情：這種類型的加密技術允許你安全地與你從未見過的人進行業務往來。

根據IEEE會員Jonathan Katz的說法，每當傳輸層安全用于加密的網絡連接時，都會部署公鑰加密，包括公鑰加密和數字簽名。所有主要公司都使用數字簽名來驗證其代碼更新。

對稱密鑰加密通常比非對稱公鑰加密更難破解。

Katz表示：“30多年來，人們已經知道，大規模通用量子計算機的存在將使現有的公鑰加密（加密和數字簽名）不安全。雖然這聽起來很糟糕，但請注意，目前尚不清楚這種量子計算機何時可用。”

許多專家認為，在未來二十年內，能夠打破現代密碼學的大規模通用量子計算機將面世。

后量子密碼的競爭

IEEE高級會員Kevin Curran說：“密碼界開始將注意力集中在后量子密碼術（post-quantum cryptography）上，但需要時間來提高效率和建立信心。還需要時間來提高后量子密碼術的可用性。”

這其中的挑戰之一是：無論使用何種系統，都必須在支撐當今互聯網的復雜生態系統中工作。

Curran表示：“我們很可能會發現，我們實際上并不需要后量子密碼術。但風險可能太大，無法承擔。如果我們現在不進行這項研究，那么我們可能會失去這一領域多年的關鍵研究。”

而另一個問題是：一些數據可能非常有價值，值得等待解密。

Katz說：“問題的一部分在于，攻擊者現在可以記錄和存儲加密數據，然后使用量子計算機——當量子計算機可用時——破壞加密并恢復底層數據。因此，需要保密20年以上的數據需要使用針對量子計算機的安全技術進行保護。”

后量子密碼術的競賽正在進行，并且沒有跡象表明它會在短期內放緩。