美国两家公司牵手，推全球首个量子计算机生成的加密密钥服务

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美国两家公司牵手，推全球首个量子计算机生成的加密密钥服务

量子计算机原来是这样，网友：几时可用上？

量子计算机距离破解密码学技术还有很多年

世界首台光量子计算机是啥，有何用

一、美国两家公司牵手，推全球首个量子计算机生成的加密密钥服务

澎湃新闻见习记者 王蕙蓉

美国两家量子公司联手，将推出全球首个由量子计算机生成的量子加密密钥服务。

美国得克萨斯州中部时间2022年1月5日，量子计算软件企业Strangeworks公司宣布与全球最大的综合性独立量子计算公司Quantinuum联合推出前述服务。Quantinuum拥有垂直整合的解决方案，包括最高性能的量子计算机以及全面的量子软件。

这项合作中，Quantinuum公司的量子增强型密码密钥——Quantum Origin，将为Strangeworks公司的生态系统提供先进的密码功能。它将成为Strangeworks公司生态系统的重要组成部分，为用户提供无缝访问、卓越的加密密钥，并帮助抵御当前的安全威胁。

Quantum Origin是世界首个使用量子计算机生成加密密钥的商业产品，以保护数据免受不断增长的网络安全威胁。该产品由Quantinuum的全资子公司剑桥量子公司(CQ)在2021年12月推出。

Quantum Origin作为一个云托管平台，利用量子力学不可预测的特性，通过霍尼韦尔公司（Honeywell）技术支持的Quantinuum公司H列量子计算机来提供可验证的量子随机性，生成加密密钥。它支持传统算法，如RSA或AES加密算法，以及目前由美国国家标准与技术研究院(NIST)标准化的后量子密码算法（PQC）。由Quantum Origin生成的量子增强密钥基于可验证的量子随机性，可以集成到现有系统中。该协议依赖于量子纠缠，这是量子力学的一个独特特征。

量子的随机性对于确保当前的安全解决方案，以及保护系统未来免受量子攻击至关重要。这些攻击将进一步削弱随机数生成器（RNG）的确定性方法，以及量子的非可验证的随机方法。

今天的网络系统大多受到加密算法的保护，比如RSA和AES。这些加密算法主要基于“无法被破解的”、来自随机数生成器(RNG)的长字符串。然而，今天的RNG缺乏真实的、可验证的随机性，生成的数量也并不像想象的那么不可预测。因此，这类RNG已经成为越来越多网络攻击的目标。

除此之外，量子攻击的潜在威胁进一步加大了网络安全风险，刺激了犯罪分子通过先窃取经过互联网的加密数据，然后用量子计算机将其解密，也就是所谓的“先黑入后解密”（“hack now, decrypt later”）攻击。

“Strangeworks将扩大其行业领先的平台，包括量子技术，以帮助抵御当今的网络威胁，这是非常合适的，”Quantinuum和剑桥量子公司的网络安全主管Duncan Jones说。“我们很高兴能够整合Quantum Origin，基于可验证的量子随机性为Strangeworks和客户生成最强大的密码密钥。”

Strangeworks表示，作为世界领先的量子服务提供商，其不断为客户和Quantum Syndicate成员提供最新的基于量子技术的安全产品，并通过生态系统进行连接。由于现有的各种量子系统和用户的数据共享，启用最新的网络安全技术非常重要。通过实施Quantum Origin，Strangeworks将成为世界首个为量子计算生态系统实施量子生成的加密密钥无缝路径的公司。

Strangeworks公司创始人兼首席执行官William Hurley

"我们很高兴Quantinuum公司加入Quantum Syndicate。”Strangeworks公司创始人兼首席执行官William Hurley表示："将我们的量子管理服务扩展到网络安全领域，是对我们企业产品的自然补充。与Quantum Origin的整合使世界各地的企业能够通过无缝路径，来获得量子生成的加密密钥来保护他们的敏感数据。"

责任编辑：李跃群

一、量子计算机原来是这样，网友：几时可用上？

量子计算的速度这么快，不少网友就问了，什么时候可以用上量子计算机？

不过在这之前，我们还是要弄清楚什么是量子计算机吧。

所谓的量子计算机，是指一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。也就是说，当某个装置处理和计算的量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。

从这个定义中说明，量子计算机，可能跟我们传统的计算机完全不同，它应用的是量子比特，即可以同时处于多个状态，而不像传统的计算机，只能处于0或1的二进制状态。量子计算机是以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，其运算速度也许是当前最快处理器的几何级倍数。其强大的计算能力，搜索整个互联网信息，也许是瞬间的事。

在1920年，薛定谔、爱因斯坦、海森伯、狄拉克和玻尔等科学家们共同创建了一个新的学科——量子力学，量子力学的诞生，为人类第四次工业革命打下了基础，而量子计算机则是建立此基础之上的新技术。

但很长时间，科学家们对量子的研究都是处于纸上谈兵的状态，直到1994年秀尔这个科学家提出了量子质因子分解算法后，由于其能破解当时银行及网络等通用的RSA加密算法，量子计算机才真正走入大众的视野。

虽然以前曾有人预言25年内量子计算机难以实现，但是利用新的光子芯片技术，量子计算机在10年内就有可能诞生。

在2018年3月，Google公司就发布了全球首个72量子比特通用量子计算机，其量子处理器Bristlecone，实现了1%的低错误率。

在2020年12月4日，中国科学技术大学的潘建伟等人则成功构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，在求解数学算法高斯玻色取样只需200秒，若用当前世界最快的超级计算机则要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。而第一个实现“量子优越性”的则是美国谷歌公司，它在前年推出了53个量子比特的计算机“悬铃木”，在对一个数学算法的计算时只需200秒，而用世界最快的超级计算机“顶峰”则需2天。

这么强大的计算能力，当然引起所有的 科技 强国的重视，美国和日本等国家都加速进入量子计算机的研究领域。而当量子计算机真的能设计出像传统计算机这样方便操作的话，如手操作、语音、表情或按人的思想意志，那么，量子计算机的普及也就真的到来了。

二、量子计算机距离破解密码学技术还有很多年

Sankar Das Sarma 说：“我满怀希望，并且坚信量子计算是一种潜在的颠覆性技术，”但量子计算机离破解密码还差得很远。

凝聚态理论物理学家和量子信息专家 Sankar Das Sarma 在《麻省理工 科技 评论》中指出，量子计算机距离破解基于 RSA 的密码学还有很长的路要走。

RSA-Cryptography 利用算法、代码和密钥对私人数据进行安全加密，不受第三方或黑客等恶意行为者的干扰。加密方法的一个例子是创建一个生成公共地址和私钥的新钱包。

量子安全被视为区块链和加密领域的一个主要问题，人们普遍认为，强大的量子计算机有一天会变得足够先进，可以破解当前的密码学问题。这可能导致价值数十亿美元的数字资产被盗，或使区块链技术陷入停顿。有许多项目致力于开发量子证明密码学和区块链。

Sarma 目前担任马里兰大学凝聚态物质理论中心的主任，并在本周早些时候通过技术评论概述了他的想法。

这位物理学家说，他“对我最近看到的一些量子计算炒作感到不安”，并喜欢这项技术的当前状态是“一项巨大的科学成就”。然而，这让我们“离拥有一台可以解决任何人都关心的问题的量子计算机更近了一步”。

“这类似于尝试使用 1900 年代初期的真空管制造当今最好的智能手机。”

这位物理学家强调了质因数分解，其中“量子计算机可以解决以指数速度比所有经典方案更快地找到大数的质因数的难题”，但破解密码学目前远远超出了当前计算能力的掌握范围。

Sarma 指出“量子比特”是一种量子对象，如电子或光子，可以增强量子计算机的能力：

“当今最先进的量子计算机具有数十个去相干（或“嘈杂”）物理量子比特。建造一台可以从这些组件中破解 RSA 代码的量子计算机将需要数百万甚至数十亿量子比特。”

“其中只有数万个将用于计算——所谓的逻辑量子位；其余的将用于纠错，补偿退相干，”他补充说。

虽然 Sarma 对敲响密码警钟犹豫不决，但他确实指出，真正的量子计算机将“拥有今天难以想象的应用”。这与没有人能够预测 1947 年制造的第一个晶体管会导致这个时代的笔记本电脑和智能手机的方式相同。

“我满怀希望，并且坚信量子计算是一种潜在的颠覆性技术，但声称它会在不久的将来为销售服务或产品的真实公司带来数百万美元的利润，这让我非常困惑， “ 他说，

尽管距离危险还有一段距离，但许多公司已经在努力加强量子安全性。Cointelegraph 上个月报道称，美国银行业巨头摩根大通公布了一项关于抗量子计算攻击的量子密钥分发区块链网络的研究。

Xx 实验室还推出了一个区块链，它声称是一个“抗量子且注重隐私的区块链生态系统”。

三、世界首台光量子计算机是啥，有何用

5月3日，中国科学技术大学潘建伟院士在上海宣布，世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机已在中国诞生，并演示了超越早期经典计算机的量子计算能力。 实验测试表明，该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍。通俗的讲：具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。计算能力上量子计算机可以秒掉超级计算机。

科普：量子计算机是一种遵循量子力学规律，进行高速运算、存储及处理量子信息的物理装置，其运行的是量子算法，处理速度惊人，比传统计算机快数十亿倍。量子计算在原理上具有超快的并行计算和模拟能力，计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长，可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。

量子计算机最令人激动的7大应用：量子计算机的诞生可谓是计算科学的未来，在量子计算方面，可以预见由量子计算机与量子算法所组成的新计算体系。

1.提供更为精准的天气预报

量子计算机初创企业QxBranch的董事会成员雷伊·约翰逊（Ray Johnson）表示，即使用最尖端的仪器分析温度和压力时，也会出现太多可能性，气象模拟变化多端，而当前的天气预报多数也都属于经过分析的大致猜测。但量子计算机可以一次分析所有数据，向我们提供更好的模型，精准地显示恶劣天气会在何时何地出现。我们可以提前得知飓风等灾难来袭，并有额外时间拯救更多生命。

谷歌(微博)工程主管哈特穆特·奈文(Hartmut Neven)同时指出，量子计算机可以帮助建立更好的气象模型，这可以让我们更深入地了解人类如何影响环境，并帮助我们确定现在能够采取哪些措施，以便能预防灾难发生。了解更多有关气候如何变化的趋势，从长期来看将对我们有很大帮助。

2.药物发现过程更高效

开发一种新药是非常复杂的过程。化学家们需要进行无数不同分子组合方式试验，以找到可真正有效治愈疾病的药物特性。这一过程可能需要数年时间，耗费数百万美元资金。但化学家们将这些组合进行后期实验时，依然会有很多组合失败。

而量子计算机可以绘制出数以万亿计的分子组合模式，并迅速确定最有可能生效的组合，这将大大节省研发成本和药物研发时间。与我们当前所用方式相比，量子计算机为人类基因分析排序的速度也更快，这将帮助研发个性化药物和医疗保健方式。

比如，现在很多药物无法投入市场，因为一部分人对其反应特别严重。为此，我们通常会选择放弃这种药物，尽管其可能对许多人有很大帮助。随着个性化基因分析的出现和了解更多药物原理，我们将可以预测出这些不良反应。

3.再也没有交通拥堵噩梦

量子计算机可以简化空中和地面交通控制的工作量，因为它们善于迅速计算出最佳路线。如果你计划公路旅行，期间要在10个不同的地方停留，普通计算机可能需要单独计算所有可能路线的长度，然后筛选出最佳路线。而量子计算机可以同时计算所有路线的长度，并以更快的速度筛选出最佳路线。

使用量子计算机对空中交通模式进行复杂分析，意味着可进行更高效的飞行调度，并节省出行所需时间，因为我们可以更好地避免机场飞机起飞和着陆造成的瓶颈。同样的技术也可被应用到高速公路和复杂城市电公路网中，以避免拥堵。

4.可加强军事和国防

约翰逊说，卫星不断收集大量照片和视频资料。任何人都不可能搜遍和分析如此多的数据，因此很多数据只是被扔在一边。在某些被丢弃的数据中，我们可能错过关键情报。

但量子计算机却可以比普通电脑或人类快得多的速度筛选大量数据，并向我们提供哪些照片或视频应该做进一步分析，哪些可以忽略和丢掉。普通计算机也不太擅长“瓦尔多在哪儿？”此类识别任务，但像人一样，量子计算机却非常善于从混乱的背景中找出具体细节。

5.安全的加密通信

无论我们自己是否意识到，我们实际上一直都在使用加密技术。当我们查看电子邮件或使用信用卡网上购物时，我们都非常依赖加密技术。通过使用与量子计算机类似的怪异量子力学特性，加密技术将变得更加安全。

这种超级安全通信被称为“量子密匙分配”，它允许某人发送信息给其他人，而只有使用量子密匙解密后才能阅读信息。如果第三方拦截到密匙，鉴于量子力学的怪异魔力，信息会变得毫无用处，也没人能够再读取它。这种通信技术的初级版本已经在欧洲一些地方开始使用，但依然无法在美国大规模使用。

但是量子计算机的同样原理可令通信变得更加安全，量子计算机可令破解我们当前使用的加密信息更为容易。爱德华·斯诺登（Edward Snowden）曝光的NSA绝密文件中称，NSA也有开发量子计算机的计划。如果黑客获得量子计算机，银行和政府等老式加密数据可能陷入严重危险中。

6.加速太空探索

利用开普勒太空望远镜，天文学家已经在太阳系外发现近2000颗系外行星。开普勒的任务还包括盯紧这些行星，等待它们从宿主恒星前面通过。届时，这些系外行星会投下阴影，天文学家可分析和预测这些行星上的大气状况，以及它们是否适合生命生存。

量子计算机可应付太空望远镜获得的更多数据，并发现更多系外行星，帮助迅速确认哪些行星最有可能适合生命生存。量子计算机甚至能够发现开普勒望远镜错过的系外行星。

7.机器学习和自动化

这听起来似乎令人觉得毛骨悚然，但像人类一样，量子计算机可从经验中吸取教训。它们可自我纠错，比如，量子计算机实际上可以修改出现乱码的程序代码。这一概念被称为机器学习，与Facebook新闻流会根据你的“点赞”而进行相应变化类似，只是更为复杂。

量子计算机的机器学习可帮助我们更快、更高效地做很多事情，量子计算机功能的持续改善可能促使半自动车辆和其他先进人工智能诞生。所有这些应用都令人激动不已，但要实现这些目标，我们依然有很长的路要走。很多公司和机构都在研发量子计算机，包括谷歌和美国宇航局等。当这些大公司和机构参与到类似前沿技术中时，我们通常不会等太久就会看到重大突破。