① 量子計算機未來會威脅到網路加密,國外科學家為何這么說
隨著技術的發展,科學家們在高速計算方面不斷探索,繼美國研發量子計算機後,中國的九章量子計算機也隨之問世。隨著量子計算機的問世,人們開始擔憂量子計算機會威脅到網路安全,我們來探討一下這一方面的內容。
盡管在運算速度上,量子計算機具有極大的優勢,被預測用於破解網路安全密碼,但是人們仍不需要擔心目前自身網路安全。一來量子計算機才剛剛問世,無法向普通計算機那樣用在普通大眾中,而且量子計算機還有許多的問題需要解決,二來,隨著計算技術的發展,加密的手段也會發展,相信加密技術會隨著量子計算機的出現為不斷提升。
② 量子通信是如何實現通信加密的
據報道,近年來,隨著量子的各種奇妙特性被科學家不斷認識,實用的新技術也被逐漸開發出來,量子通信就是其中之一,量子密鑰分發通過生成量子密碼來給傳統的通信加密。
據悉因為傳統通信的密鑰都基於非常復雜的數學演算法,只要是通過演算法加密的,人們就可以通過計算進行破解。而量子通信則可以做到很安全,不被破譯和竊聽,這在數學上已經獲得了嚴格的證明。
希望量子通信可以早日實施!
③ 車載wifi量子是什麼
量子其實就是一個加密程序,想像一下如果我們的手機發射塔和Web伺服器通過運行量子加密來發送信息,用戶們最終就可以信任公共網路,包括敏感的雲。
④ 聽說中國研發了量子密碼
據NIST官方網站2006年4月18日報道,美國商務部國家標准與技術研究院(NIST)的科學家在光纖內獲取了基於量子物理學原理的速度最快的「不可破譯」編碼的原始代碼,這項工程在18日的奧蘭多SPIE國防與安全研討會上公布,從而向利用常規高速網路(包括廣域網際網路和區域網)傳輸超安全視頻邁出了堅實的一步。
國家標准與技術研究院研發的量子密鑰分配(QKD)系統在不同的方向利用單一的光子,即光束的最小粒子,產生連續的二進制編碼,或者稱作「密鑰」,來提供加密信息。量子加密的原理就是刪除任何中途截取者,從而保證絕對安全的密鑰交換。通過實驗室系統,科學家首先在長1公里的光纖中以超過每秒400萬比特的速率產生原始密鑰,這個速度是上個月NIST報道的最快速度的兩倍。接下來在長4公里的光纖中,盡管速度有些緩慢,但系統還是成功地獲得了密鑰。達到最高速度的錯誤幾率只有3.6%,這一幾率被認為是相當低了。下一步是對原始密鑰進行處理,使用NIST自主研發的技術對錯誤進行糾正,並進一步增加私密性,然後在原始速度減半的情況下產生密鑰,即每秒200萬比特。
先前NIST使用在1公里光纖中以每秒100萬比特的速度運作的量子密鑰分配系統產生的密鑰,加密、傳輸和解密網際網路質量的視頻流。據論文的作者NIST物理學家肖唐介紹,使用兩倍或更快速度產生的密鑰,通過相同的糾誤和增密方式,將會對更高解析度的視頻信號進行實時的加密解密。肖唐說:「這就是我們全力以赴在我們實驗室建造的高速量子系統的原型,在這個系統建成以後,我們就可以同時觀看來自不同地方的兩台攝像機拍攝的經過量子密鑰分配系統加密的視頻信號。」
高速量子密鑰分配系統可以運用於遠程敏感視頻的發送,如衛星圖片、知識產權、個人衛生保健和財政數據等貴重商業資料。此外,高安全性的通訊在軍事行動中也必不可少,可以同時供大量指揮官同時使用,並提供安全的資料庫和多媒體演示。
⑤ 我國科學家創造量子直接通信最遠的紀錄,可實現多少公里量子直接通信
近日,清華大學團隊首次實現通信距離達到100公里的量子直接通信新系統,這是目前世界上最長的量子直接通信距離,有助於實現無中繼條件下城際量子直接通信。
⑥ 世界第一的中國量子糾纏加密,為何不可能被竊聽
2020年6月15日,《自然》雜志發表了我國科研團隊,用“墨子號”量子科學實驗衛星,成功實現千公里級別的,糾纏態量子密鑰分發的相關研究成果。
該項成果,意味著量子糾纏加密通信,這一“絕對無法被竊聽”的技術,又被我國“修煉”的更加精進了。
那麼量子糾纏,是怎樣確保己方信息絕對安全的?
量子糾纏加密的成功,歸根結底,還是因為量子態的坍塌,畢竟在現有的理論體系中,量子態就是最敏感的狀態,只要存在觀察者,量子態就能馬上做出反應。
在堪稱《三體》前傳的《球狀閃電》結尾,人類曾在廢棄的地下礦井中,進行過“沒有人類觀察者”的量子力學實驗,但量子態依舊坍塌了,書中給出的結果是“存在非人類的觀察者”,而不少科幻迷都認為,這個“非人類觀察者”,就是三體文明派來的智子。
總體而言
量子力學作為目前微觀世界的扛把子理論,在科學和科幻上都有很大的“戲份”,而且今天的各類晶元,本質上也都是以量子力學理論為基礎的,就像人造衛星以相對論為基礎一樣。
在可以預見的未來,量子力學的蓬勃發展,以及關於它的各項應用,必將再次改變人類世界,就像曾經的世界,被計算機和晶元技術改變一樣。
⑦ 什麼是量子加密
量子
密
碼
術是密碼術與量子力學結合的產物,它
利用了系統所具有的量子性質。美國科學家威斯納於
1970年提出首先想到將量子物理用於密碼術,1984
年,貝內特和布拉薩德提出了第一個量子密碼術方案,
稱為BB84方案。1992年,貝內特又提出一種更簡單,
但效率減半的方案,即B92方案。量子密碼術並不用
於傳輸密文,而是用於建立、傳輸密碼本。
量子
密
碼
系統基於如下基本原理:量子互補原理
(或稱量子不確定原理),量子不可克隆和不可擦除原
理,從而保證了量子密碼系統的不可破譯性。
量子
互
補
原理。Heisenberg測不準(不確定性)關
系表明,兩個算符不對易的力學量不可能同時確定。
因此,對一量子系統的兩個非對易的力學量進行測量,
那麼測不準關系決定了它們的漲落不可能同時為零,
在一個量子態中,如果一個力學量的取值完全確定
(漲落為零),那麼與其不對易的力學量的取值就完全
不能確定。這樣,對一個量子系統施行某種測量必然
對系統產生干擾,而且測量得到的只能是測量前系統
狀態的不完整信息。因此任何對量子系統相干信道的
竊聽,都會導致不可避免的干擾,從而馬上被通訊的合
法用戶所發現;互補性的存在,可以使我們對信息進行
共扼編碼,從而保證保密通訊模式。
量子
不
可
克隆定理。量子力學的線性特性決定了
不可能對一個未知量子態進行精確復制。量子不可克
隆定理保證了通過精確地復制密鑰來進行密碼分析的
經典物理方法,對基於單光子技術的量子密碼系統完
全無效。
單個
量
子
的不可完全擦除定理。量子相乾性不允
許對信息的載體一量子態任意地施行象存儲在經典信
息載體上的0,1經典信息進行地復制和任意的擦除,
量子態只可以轉移,但不會擦除(湮滅)。
PS:不好意思,我也不是太懂.剛學這東西,如果有興趣的話,以後可以討論一下...
⑧ 強大的量子計算機可以破解加密並解決經典計算機無法解決的問題
強大的量子計算機可以破解加密並解決經典機器無法解決的問題。雖然目前還沒有人成功製造出這樣的設備,但最近我們看到了進步的步伐——那麼,會是新的一年嗎?目前,注意力集中在一個被稱為量子霸權的重要里程碑上:在合理的時間范圍內,量子計算機能夠完成經典計算機無法完成的計算。
谷歌在2019年首次使用具有 54 個量子位(常規計算位的量子等價物)的設備來執行稱為隨機抽樣計算的基本上無用的計算,從而實現了這一目標。2021 年,中國科學技術大學的一個團隊使用 56 個量子比特解決了一個更復雜的采樣問題,後來又用 60 個量子比特將其推得更遠。
但IBM 的Bob Sutor表示,這種跨越式 游戲 是一項尚未產生真正影響的學術成就。只有當量子計算機明顯優於經典計算機並且能夠解決不同問題時,才能實現真正的霸權,而不是目前用作基準的隨機抽樣計算。
他說,IBM 正在努力實現「量子商業優勢」——在這一點上,量子計算機可以比傳統計算機更快地為研究人員或公司解決真正有用的問題。Sutor說,這還沒有到來,也不會在新的一年到來,但可以預期在十年內。
量子軟體公司Classiq的聯合創始人Nir Minerbi則更為樂觀。他認為,新的一年將在一個有用的問題中展示量子霸權。
還記得第一輛電動 汽車 問世的時候嗎?它們對於開車去雜貨店很有用,但也許不適合開車300公里送孩子上大學。就像電動 汽車 一樣,量子計算機會隨著時間的推移變得越來越好,使其在更廣泛的應用中發揮作用。
解決實際問題存在許多障礙。首先是設備需要數千個量子比特才能做到這一點,而且這些量子比特也必須比現有的更穩定和可靠。研究人員很可能需要將它們分組在一起,以作為單個「邏輯量子比特」工作。這有助於提高保真度,但會削弱規模的改進:數千個邏輯量子位可能需要數百萬個物理量子位。
隨著時間的推移,量子計算機會變得更好,在一系列應用中變得有用
研究人員還致力於量子糾錯,以在出現故障時對其進行修復。谷歌在2021年7月宣布,其Sycamore處理器能夠檢測並修復其超導量子比特中的錯誤,但執行此操作所需的額外硬體引入的錯誤多於修復的錯誤。馬里蘭州聯合量子研究所的研究人員後來設法用他們捕獲的離子量子比特通過了這個關鍵的收支平衡閾值。
即便如此,現在還為時過早。如果通用量子計算機在新的一年解決了一個有用的問題,那將是「相當令人震驚的」。在任意時間內保護單個編碼的量子位,更不用說對數千或數百萬個編碼的量子位進行計算了。
量子計算機需要多大才能破解比特幣加密或模擬分子?
預計量子計算機將具有顛覆性,並可能影響許多行業領域。因此,英國和荷蘭的研究人員決定 探索 兩個截然不同的量子問題:破解比特幣(一種數字貨幣)的加密以及模擬負責生物固氮的分子。研究人員描述了他們創建的一種工具,用於確定解決此類問題需要多大的量子計算機以及需要多長時間。
這一領域的大部分現有工作都集中在特定的硬體平台、超導設備上,就像 IBM 和谷歌正在努力開發的那樣。不同的硬體平台在關鍵硬體規格上會有很大差異,例如運算速率和對量子比特(量子比特)的控制質量。許多最有前途的量子優勢用例將需要糾錯量子計算機。糾錯可以通過補償量子計算機內部的固有錯誤來運行更長的演算法,但它是以更多物理量子比特為代價的。從空氣中提取氮來製造用於肥料的氨是非常耗能的,改進這一過程可能會影響世界糧食短缺和氣候危機。相關分子的模擬目前甚至超出了世界上最快的超級計算機的能力,但應該在下一代量子計算機的范圍內。
我們的工具根據關鍵硬體規格自動計算糾錯開銷。為了讓量子演算法運行得更快,我們可以通過添加更多物理量子位來並行執行更多操作。我們根據需要引入額外的量子位以達到所需的運行時間,這嚴重依賴於物理硬體級別的操作速率。大多數量子計算硬體平台都是有限的,因為只有彼此相鄰的量子位才能直接交互。在其他平台中,例如一些捕獲離子的設計,量子位不在固定位置,而是可以物理移動——這意味著每個量子位可以直接與大量其他量子位相互作用。
我們 探索 了如何最好地利用這種連接遙遠量子位的能力,目的是用更少的量子位在更短的時間內解決問題。我們必須繼續調整糾錯策略以利用底層硬體的優勢,這可能使我們能夠使用比以前假設的更小的量子計算機來解決影響深遠的問題。
量子計算機在破解許多加密技術方面比經典計算機更強大。世界上大多數安全通信設備都使用 RSA 加密。RSA 加密和比特幣使用的一種(橢圓曲線數字簽名演算法)有一天會容易受到量子計算攻擊,但今天,即使是最大的超級計算機也永遠不會構成嚴重威脅。研究人員估計,一台量子計算機需要的大小才能在它實際上會構成威脅的一小段時間內破解比特幣網路的加密——在它宣布和集成到區塊鏈之間。交易支付的費用越高,這個窗口就越短,但可能從幾分鍾到幾小時不等。
當今最先進的量子計算機只有50-100個量子比特。「我們估計需要30[百萬] 到3億物理量子比特,這表明比特幣目前應該被認為是安全的,不會受到量子攻擊,但這種尺寸的設備通常被認為是可以實現的,未來的進步可能會進一步降低要求。比特幣網路可以對量子安全加密技術執行『硬分叉』,但這可能會由於內存需求增加而導致網路擴展問題。
研究人員強調了量子演算法和糾錯協議的改進速度。四年前,我們估計捕獲離子設備需要 10 億個物理量子比特才能破解 RSA 加密,這需要一個面積為 100 x 100 平方米的設備。現在,隨著全面改進,這可能會顯著減少到僅僅 2.5 x 2.5 平方米的面積。大規模糾錯量子計算機應該能夠解決經典計算機無法解決的重要問題。模擬分子可應用於能源效率、電池、改進的催化劑、新材料和新葯的開發。進一步的應用程序全面存在——包括金融、大數據分析、飛機設計的流體流動和物流優化。
什麼是量子啟示錄?
想像一個加密的秘密文件突然被破解的世界——這就是所謂的「量子啟示錄」。簡而言之,量子計算機的工作方式與上個世紀開發的計算機完全不同。從理論上講,它們最終可能會比今天的機器快很多很多倍。這意味著面對一個極其復雜和耗時的問題——比如試圖解密數據——其中有數十億的多個排列,如果有的話,一台普通的計算機需要很多年才能破解這些加密。但理論上,未來的量子計算機可以在幾秒鍾內完成這項工作。這樣的計算機可以為人類解決各種問題。英國政府正在牛津郡哈威爾投資國家量子計算中心,希望徹底改變該領域的研究。
一種用於量子計算的新語言
Twist是麻省理工學院開發的一種編程語言,可以描述和驗證哪些數據被糾纏在一起,以防止量子程序中的錯誤。時間結晶、微波爐、鑽石,這三個不同的東西有什麼共同點?量子計算。與使用比特的傳統計算機不同,量子計算機使用量子比特將信息編碼為0或1,或兩者同時編碼。再加上來自量子物理學的各種力量,這些冰箱大小的機器可以處理大量信息——但它們遠非完美無缺。就像我們的普通計算機一樣,我們需要有正確的編程語言才能在量子計算機上正確計算。
對量子計算機進行編程需要了解一種叫做「糾纏」的東西,這是一種用於各種量子比特的計算機,它可以轉化為強大的能量。當兩個量子位糾纏在一起時,一個量子位上的動作可以改變另一個量子位的值,即使它們在物理上是分開的,這引起了愛因斯坦對「遠距離幽靈動作」的描述。但這種效力同樣是弱點的來源。在編程時,丟棄一個量子位而不注意它與另一個量子位的糾纏會破壞另一個量子位中存儲的數據,從而危及程序的正確性。
麻省理工學院計算機科學與人工智慧 (CSAIL) 科學家旨在通過創建自己的量子計算編程語言 Twist 來解開謎團。Twist 可以通過經典程序員可以理解的語言來描述和驗證量子程序中糾纏了哪些數據。該語言使用一個稱為純度的概念,它強制不存在糾纏並產生更直觀的程序,理想情況下錯誤更少。例如,程序員可以使用 Twist 表示程序作為垃圾生成的臨時數據不會與程序的答案糾纏在一起,從而可以安全地丟棄。
雖然新興領域可能會讓人感覺有點浮華和未來感,但腦海中浮現出巨大的金屬機器的圖像,但量子計算機具有在經典無法解決的任務中實現計算突破的潛力,例如密碼學和通信協議、搜索以及計算物理和化學。計算科學的主要挑戰之一是處理問題的復雜性和所需的計算量。經典的數字計算機需要非常大的指數位數才能處理這樣的模擬,而量子計算機可能會使用非常少量的量子位來做到這一點——如果那裡有正確的程序。 「我們的語言 Twist 允許開發人員通過明確說明何時不得與另一個量子位糾纏來編寫更安全的量子程序,」麻省理工學院電氣工程和計算機科學博士生、有關 Twist的新論文的主要作者 Charles Yuan 說. 「因為理解量子程序需要理解糾纏,我們希望 Twist 為開發語言鋪平道路,讓程序員更容易應對量子計算的獨特挑戰。」
解開量子糾纏
想像一個木箱,它的一側伸出一千根電纜。您可以將任何電纜從包裝盒中拉出,也可以將其完全推入。
在你這樣做一段時間後,電纜會形成一個位模式——零和一——取決於它們是在裡面還是在外面。這個盒子代表了經典計算機的內存。該計算機的程序是關於何時以及如何拉電纜的一系列指令。
現在想像第二個外觀相同的盒子。這一次,你拉一根電纜,看到它出現時,其他幾根電纜被拉回了裡面。顯然,在盒子內部,這些電纜不知何故相互纏繞。
第二個框是量子計算機的類比,理解量子程序的含義需要理解其數據中存在的糾纏。但是檢測糾纏並不簡單。你看不到木箱,所以你能做的最好的就是嘗試拉動電纜並仔細推理哪些是糾纏的。同樣,今天的量子程序員不得不用手推理糾纏。這就是 Twist 的設計有助於按摩其中一些交錯的部分。
科學家們設計的Twist具有足夠的表現力,可以為著名的量子演算法編寫程序並識別其實現中的錯誤。為了評估Twist的設計,他們對程序進行了修改,以引入某種對於人類程序員來說相對不易察覺的錯誤,並表明Twist可以自動識別錯誤並拒絕程序。
他們還測量了程序在運行時方面的實際執行情況,與現有的量子編程技術相比,它的開銷不到4%。
對於那些擔心量子在破解加密系統方面的「骯臟」名聲的人來說,Yuan 表示,目前還不清楚量子計算機在實踐中能夠在多大程度上實現其性能承諾。「在後量子密碼學方面正在進行大量研究,這些研究之所以存在,是因為即使是量子計算也不是萬能的。到目前為止,有一組非常具體的應用程序,人們在這些應用程序中開發了量子計算機可以超越經典計算機的演算法和技術。」
重要的下一步是使用Twist創建更高級別的量子編程語言。今天的大多數量子編程語言仍然類似於匯編語言,將低級操作串在一起,沒有注意數據類型和函數等東西,以及經典軟體工程中的典型內容。
量子計算機容易出錯且難以編程。通過引入和推理程序代碼的「純度」,Twist 通過保證一段純代碼中的量子位不會被不在該代碼中的位更改,朝著簡化量子編程邁出了一大步。 這項工作得到了麻省理工學院-IBM 沃森人工智慧實驗室、國家科學基金會和海軍研究辦公室的部分支持。
【注釋. 量子計算機】
量子計算機是一種直接利用量子力學現象(如疊加和糾纏)對數據進行運算的計算設備。量子計算背後的基本原理是量子屬性可以用來表示數據並對這些數據執行操作。
盡管量子計算仍處於起步階段,但已經進行了一些實驗,在這些實驗中,量子計算操作是在非常少量的量子比特(量子二進制數字)上執行的。實踐和理論研究都在繼續進行,許多國家政府和軍事資助機構支持量子計算研究,以開發用於民用和國家安全目的的量子計算機,例如密碼分析。
如果可以建造大規模的量子計算機,它們將能夠比我們目前的任何經典計算機(例如 Shor 演算法)更快地解決某些問題。量子計算機不同於DNA計算機和基於晶體管的傳統計算機等其他計算機。一些計算架構(例如光學計算機)可能會使用經典的電磁波疊加。如果沒有一些特定的量子力學資源,例如糾纏,推測不可能超過經典計算機的指數優勢。
⑨ 量子8版傳奇3伺服器的問題
因為密碼是被加密的。所以直接在資料庫裡面加密碼是不行的。必須找到加密的文件,通過他才可以添加正確的用戶名和密碼。
⑩ 量子加密原理
量子加密原理是利用量子技術來傳送秘密鑰匙,資料的保密將更為安全。
現在的量子密碼術僅限在地區性的網路上。這項技術的威力在於,任何人只要刺探鑰匙的傳送,都一定會更動到鑰匙。但這也意味著,我們沒辦法借著網路設備將攜有量子鑰匙的訊號放大,然後繼續傳輸到下一個中繼器。光學放大器會破壞量子位元。
量子加密術運用許多先進的技術,其中有些做法仍然停留在實驗室階段,密碼專家希望最終能夠發展出某種形式的量子中繼器,它本質上就是量子電腦的一種基本型式,可以克服距離的限制。
一直發展至今,量子密碼技術已經有了長足的進展。而且未來還會有更多的產品。這種加密的新方法結合了量子力學與資訊理論,成了量子資訊科學的第一個主要商品。未來,從這個領域誕生的終極技術可能是量子電腦,它將具有超強的解碼能力,而要避免密碼遭破解的唯一方法,可能得用上量子密碼技術。
現代的密碼專家所遇到的挑戰是,如何讓發送者與接收者共同擁有一把鑰匙,並保證不會外流。我們通常用一種稱為「公開金鑰加密法」(public-key cryptography)的方法發送「秘密鑰匙」(簡稱密鑰或私鑰),對傳送的訊息加密或解密。這種技術之所以安全,是因為應用了因數分解或其他困難的數學問題。