本期投资提示:

量子计算是对传统计算的革命,当前已经从实验室初步走向商业化应用。量子计算与传统计算的最大区别在于量子计算采用量子比特(qubit)作为最小的运算单元。传统计算机采用于进制比特,即“0”和“1”,而量子比特可同时存在两种可能的状态,这种新状态被称作“叠加态”。因此,对量子比特的操作可以让许多计算工作并行进行。目前计算机领域所谓的并行计算只是从效果上来看形成问题的并行解决,实际从CPU 的运行来看,CPU依旧是一次只能处理一个计算。量子计算将会是真正意义上的并行计算,计算速度大大提升,对1000 位的大数进行因数分解只需要几秒,而传统的计算机则需要1025 年。目前量子计算已经从实验室初步走向商业化应用。量子计算已成为IBM、微软和谷歌等信息产业巨头竞相逐鹿的战场。由于量子位在普通环境下难以制备,并且多量子位之间的协调控制较难,因此目前的量子计算机量子位数较少,导致量子计算机只能处理特定的问题,通用性差。此外量子计算机的制造维护成本特别高。量子计算机的成熟和大规模应用还需要突破很多技术瓶颈。

量子计算对现有通信安全系统形成挑战。非对称加密基于数学难题——大数的因子分解,非对称加密不能破解的理论依据是计算机不能在合理的时间内计算出密钥的值,使得破解成本高于被破解的信息所带来的价值。按现在的算法,破解1024 位密钥的非对称加密可能需要超级计算机运算数十年至数千年,因而从当前的计算水平来看,非对称加密方式有较高的安全性,也是当前应用范围最广泛的加密方式。量子计算从理论上说可以实现任意大整数的快速分解,这导致非对称加密算法不能破解的理论依据不再成立,量子计算对现有通信安全系统构成巨大威胁。

量子计算威胁区块链安全性。区块链技术采用非对称加密算法保障数据库的可信赖性,使用户在互联网无实名制的背景下防止诈骗。每一个区块的数据中,包含了所有交易的记录以及账户身份信息,交易信息在区块链中是公开的,但是账户身份信息是通过非对称加密算法加密的。区块链是去中心化的,所有节点都保存有相同的交易数据,对单个节点数据的篡改会导致该节点被其他节点排斥,这样的攻击是无法成功的。但是,如果通过密码破解看到某个人的用户信息(得到其私钥),从而可以以此人的名义进行操作,这种情况对数据的安全和个人的隐私造成了威胁。

量子计算时代的通信安全解决方案:量子密码通信(技术成熟)和抗量子密码(尚在研发),看好量子密码通信行业发展前景。量子密码的安全性由量子力学的物理原理保障,采用量子态作为信息载体,经由量子信道在合法的用户之间传送密钥。当没有监听者时信息传输的误码率在正常范围内,一旦信息通道中存在监听情况,误码率将高于阈值。现有通信加密算法存在量子计算等潜在威胁,未雨绸缪,大国纷纷大力研发量子密码通信,目前技术已经成熟,国内外都有试点网络建成,量子密码通信的发展领先于量子计算。量子密码通信在军事、金融等行业信息安全领域有着重大的应用价值。看好量子密码通信行业发展前景。除了量子密码通信,另一种加强信息安全性的技术方案就是抗量子计算密码设计。量子计算可以轻易地求解大数的因数分解,但是它并不是万能的。量子计算对非线性方程组求解、背包问题等难题并不擅长,针对量子计算难以求解的问题设计密码,成为了抗量子计算密码的设计思路。抗量子密码目前尚处在研发阶段。