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现代计算机从根本上改变了日常生活，而且它们每天都在变得更加强大。你现在用来读这篇文章所使用的智能手机，相比较几十年前的超级计算机来说，也更加强大了。
但即使是今天最强大的计算机也有着很大的局限性。
这就是量子计算的用武之地。这是一个利用量子力学定律来实现计算能力指数级增长的研究领域。药物研究、疫苗研发、金融建模、天气预报以及几乎任何需要大量计算能力的领域都可能通过量子计算大大加速。
量子计算机也可以用来破解世界上一些最常见的加密算法。
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两个加密系统的故事
加密有两大类。
第一种是对称加密或私钥加密。这样想：当你锁上门时，同一把钥匙会解锁它。当你用同一把密钥加密和解密信息，而只有少数人可以访问时，这就是所谓的对称加密。同理，你家的钥匙通常不会发给你不信任的人。
非对称或公钥密码允许您使用不同的密钥加密和解密信息，其中一个密钥是公开分发的。把公钥想象成一把钥匙，有人可以用来锁门，但不能开锁。或者用来开锁，但不能锁门。这个系统有点复杂，但你只需要知道一件事：这种类型的加密技术可以让你安全地与素未谋面的人做生意。
根据IEEE会员Jonathan Katz的说法，每当传输层安全用于加密的网络连接时，都会部署公钥加密，包括公钥加密和数字签名。所有大公司都使用数字签名来证明其代码更新。
对称密钥加密通常比非对称公钥加密更难破解。
Katz说：“30多年来，人们都知道，大规模通用量子计算机的存在会使现有的公钥密码（包括加密和数字签名）变得不安全。虽然这听起来很糟糕，但请注意，目前尚不清楚这种量子计算机何时可用。”
许多专家认为，能够打破现代密码学的大规模通用量子计算机将在未来二十年内问世。
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后量子密码学竞赛
IEEE高级会员Kevin Curran表示：“密码学界开始将注意力集中在后量子密码学上，但需要时间来提高效率和建立信心。提高后量子密码学的可用性也需要时间。”
挑战之一是：无论使用什么系统，都必须在支撑当今互联网的复杂生态系统中工作。
Curran说：“我们很可能会发现实际上并不需要后量子密码学。但风险可能太大，无法承担。如果我们现在不进行研究，那么我们可能会失去多年来在这一领域的关键研究。”
另一个问题是：有些数据可能非常有价值，值得等待解密。
Katz说：“部分问题是，攻击者现在可以记录和存储加密数据，然后在量子计算机可用时使用量子计算机来破坏加密并恢复底层数据。因此，需要保密20多年的数据需要使用对量子计算机保持安全的技术进行保护。”
后量子密码学的竞赛正在进行，而且没有迹象表明它会在短期内放缓。
了解更多：什么是量子计算机？它们的用途是什么？它们的发展面临哪些挑战？IEEE Quantum的团队策划了一系列易于理解的视频（https://quantum.ieee.org/education/videos），您可以使用这些视频来了解量子计算的怪异、狂野、美妙的世界。
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