量子计算机可能破解加密。美国政府正在努力阻止这种情况发生。

加密是保护我们数字生活隐私的重要部分。在大多数情况下，加密效果很好。然而，新一代量子计算机可能会破解现代加密过程所依赖的算法。

本周早些时候，美国商务部国家标准与技术研究所 (NIST) 宣布选定四种加密算法，这些算法将成为该机构后量子加密标准的一部分。NIST 正在考虑后续采用更多算法，并计划在未来两年内完成该标准。

早在 2016 年，NIST 就首次请求人们为创建和测试一种能够抵御新兴（但可能非常强大）量子计算机攻击的加密算法做出贡献。NIST 在一份新闻稿中表示：“尽管实用的量子计算机尚未建成，但它们的设计——将借鉴与传统计算机截然不同的科学概念——将使它们能够破解一些常用于保护电子信息的加密算法。”

许多应用程序和电子服务使用公钥加密系统来保护敏感信息，例如您的数字消息或电子银行数据。此方法的核心是将大数字对用作解密消息的公钥和私钥。但为了将密钥隐藏起来不被窥探，计算机算法会在数学方程中使用这些数字，这些方程被设计为在一个方向上易于求解，但难以进行逆向工程。例如，这些数字可以相乘以产生无法轻易分解的巨大数字。但量子计算机在分解因数方面非常高效，这使它们成为现代安全的威胁。

[相关： IBM 最新量子芯片突破 100 量子比特障碍]

为了解决这个问题，密码学家必须创建包含量子计算机也难以解决的问题的算法。

所选的四种算法既可用于一般加密（两个用户交换密钥），也可用于验证数字签名（身份验证）。传统密码学使用许多代数数学问题，而量子密码学则倾向于处理更多的几何问题。其中一个几何问题是围绕格子设计的，格子是向各个方向延伸的多维点网格。然后，计算机必须在这个格子中找到接近的点或向量。

NIST 在新闻稿中表示：“选定的三种算法基于称为结构化格的数学问题系列，而 SPHINCS+（一种数字签名验证算法）使用哈希函数。”“仍在考虑的另外四种算法是为通用加密而设计的，其方法中不使用结构化格或哈希函数。”

除了算法之外，计算机科学家一直在尝试利用量子领域的奇特特性来创建量子密钥。事实上，量子密钥将在芝加哥 124 英里的量子网络上接受真实测试。