量子时代终将到来：先进性与破坏性共存，必须从现在起做好准备！

·极客观察5月29日 多年来，量子计算对于人们来说一直是一个“何时”到来的问题，而不是“是否”实现的问题。

自1959年起，人们就开始推测如何使用量子力学，并在1985年正式提出了量子计算的概念。1998年，世界第一台可运行的量子计算机诞生。

总的来说，在过去的40年里，人们一直在努力克服制造可运行量子计算机所面临的巨大技术障碍。这是一场“量子霸权”的竞赛——随着时间的推移，量子比特的数量不断攀升，从最初的2个到目前的1000多个。

然而，随着量子计算的崛起，也出现一个重大问题：量子计算对于安全领域的潜在影响。鉴于量子计算机远胜于传统计算机的计算能力，它们有可能破解当前保障全球数字安全的加密算法。

尽管这一威胁不会立即显现，但在人们在评估量子计算是一种变革性的新技术还是潜在的重大威胁时（或者兼而有之），必须采取一系列措施，为后量子时代的到来做好准备。

做好纠错的准备

量子计算机当前面临的最为迫切的一个挑战就是纠错问题。

目前，大约每100次操作中就会发生一次“比特翻转错误”， 即0与1之间的意外互换，这使得当前一代量子计算机实际上毫无用处，特别是在像破解加密这样的数学密集型操作中。要想让量子计算机像传统计算机一样可靠，这样的错误必须减少到万亿分之一。

正如IBM指出的那样，关于物理错误率是否会降到万分之一以下还存在一些争议。如果是这种情况，那么就需要找到一种变通方法。而最简单的一个解决方案是多次执行每个操作，并选取最常见的结果作为最终结果，尽管这意味着需要构建规模呈指数级增长的量子计算机。

然而又出现了另一个问题，因为纠错也意味着首先要减少引起噪声的外部因素。通常情况下，为量子计算机提供动力的单个量子比特需要保持在接近绝对零度的温度，以避免任何微小的温度变化对构成量子比特的单个原子造成干扰。

这些干扰是导致误差的源头，即使是与外部原子的相互作用也会破坏量子比特令人难以置信的敏感状态，因此量子计算机需要屏蔽以避免致命的错误。而有些计算机是为在太空等极端环境中运行而设计的，它们可以抵御这种干扰，它们的设计可能为未来的量子计算机如何需要屏蔽外部干扰指明了方向。

在短期内，解决这些挑战将是量子计算机开发人员面临的最重要的技术障碍。

为商用量子计算做好准备

一旦第一个问题被成功解决，那么量子计算机将如何发展?

显然，在空间站中使用的具有电磁屏蔽的大量量子比特保持在接近绝对零度的计算系统并不会出现在人们的办公桌上，更不用说成为便携设备。然而，这正是量子计算技术发展的未来趋势——它可能会经历一个类似于传统计算技术的初始阶段，将作为大型主机主要用于政府、军事以及科研领域。

商业应用可能会通过云服务的形式来提供（例如谷歌的TPU），尽管这些服务在初期可能价格高昂，只有大型企业才能承担得起。但这意味着，没有获得政府支持的黑客组织在数年或数十年内可能无法轻易访问这些强大的计算资源，或者至少很难做到这一点。

在此期间，量子计算技术的主要威胁可能主要来源于一些国家行为体和企业（例如与政府紧密合作的国防承包商）。在过去的冲突中已经看到，一些公用事业公司甚至私人企业受到攻击，因此，不仅政府和军事相关企业，其他行业组织也需要对量子计算带来的潜在威胁保持警惕。

虽然重要的数据都会进行加密，但并不意味着不会受到威胁。例如，如果不法分子现在要从一家公司获取大量的加密数据，他们几乎不可能解密，因为采用传统计算机破解RSA-2048加密需要大约1.98亿亿年的时间。但是，当不法分子能够获得量子计算机时，那么破解这种加密数据就会变得轻而易举。

为后量子时代做好准备

人们现在就必须为即将到来的后量子时代做好充分准备。

虽然，人们并不知道商业上可行的量子计算机何时会问世，但一旦出现，一些目前看似安全方面牢不可破的数据将变得相当脆弱。这可能包括仍在使用的银行账户详细信息、受专利保护的关键数据、敏感的健康记录，以及那些仍在有使用的密码。

如果一些国家行为体率先掌握这项技术，他们就能轻易伪造原有数据，甚至利用多年前的“证据”来构建新的身份。

因此，对于任何处理客户数据的企业而来说，他们必须开始密切关注当前所存储信息的性质及其未来的价值，这是至关重要的。

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