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公钥加密机制被量子计算机攻破,传统加密方式不再安全

上网日期: 2016年03月14日 ?? 作者: R. Colin Johnson ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:传统加密方式? 公钥加密机制? 量子计算机?

如今市场上不乏各种加密和解密方案,然而,根据研究人员表示,针对那些仅取决于质因子分解难度的方案已经逐渐不适用了。

根据美国麻省理工学院(MIT)研究学者与奥地利因斯布鲁克大学(University of Innsbruck)原型专家表示,目前所使用的“公钥” (public-key)加密方式最终将被量子计算机破 解。最具代表性的公钥系统要算是Rivest-Shamir-Adleman (RSA)方案了。采用由MIT教授Peter Shor发明的算法,并经由加州理工学院(CalTech)教授Alexei Kitaev加以扩展,研究人员们打造出一款可用于验证这一概念的量子计算机。

量子计算机可扩展至任何数量的RSA加密大小,例如128或256位《电子工程专辑》
量子计算机可扩展至任何数量的RSA加密大小,例如128或256位
Source:MIT

RSA 算法以公钥加密信息,但需要使用专用密钥(通常是两大质数的乘积)加以解密。RSA通常以“填充”(padding;在加密信息开头添加无意义的片 语)或“哈希”(hashing;将各种长度的数据映像至固定长度的数据)的方式加以强化。然而,主导该计划的MIT教授Isaac Chuang认为,即使是为公钥添加填充与哈希功能,未来也可能会被量子计算机破 解。

“Shor发明的量子因子算法可能有助于破 解使用填充和哈希的方案,但它本身的功能还不够,”Chuang表示。

事实上,Chuang提醒各国使用完全不同的加密方案以隐藏国家机密,因为未来当量子计算机变得通用后,可能会揭露国家的旧有机密,而且仍然可能损害国家的安全。

另一方面,当量子计算机真的变得通用后,还可能用量子密码技术产生牢不可破的代码──即使是拥有量子计算机的其他人。Chuang表示,“量子密码是一种众所周知的方案,只要量子物理学定律正确,它就无法破 解。”

透过现有的交叉因子比对,量子计算机仅由真值表比对出3和5的结果《电子工程专辑》
透过现有的交叉因子比对,量子计算机仅由真值表比对出3和5的结果
Source:MIT

即 使是要让Shor的初始算法成为牢不可破的可执行途径,从而得以扩展成为任意长度的解密密钥,也是一个酝酿多年的技术,因为Shor最初的“想法实验” 可追溯到1994年。因此,在此业经验证可行的量子计算机扩展到得以解决当今128与256位代码以前,还需要很多年的时间。

根 据奥地利因斯布鲁克大学(University of Innsbruck)需要5量子位的原型,MIT的设计能够使典型的Shor算法(需要7量子位,以及4量子位作为快取)大幅削减6量子位。尽 管如此,它可以解决的最大问题只是最简单的质因子分解,即3和5是15的因素。然而,该方案的重要性在于其可扩展性,理论上有一天能够处理RSA所用的 128与256位。

Chuang与其同事坦承,使用超冷原子与雷射等传统组件扩展至RSA大小,如今已变得相当昂贵了,但重点是,有一天,当微小的固态量子计算机普遍使用后,将能够使用此算法破 解当今常用的代码,以及透过新的量子力学方法产生牢不可破 解的代码。

该研究取得了美国情报先进研究计划署(IARPA)、麻省理工-哈佛超冷原子中心(MIT-Harvard Center of Ultracold Atoms)以及国家科学基金会物理尖端中心(NSF Physics Frontier Center)的资金赞助。

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

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