什麼是後量子加密技術？關於這個迫在眉睫的威脅，您需要知道的一切

每當您使用信用卡在網路上購物、在手機上安裝更新程式或傳送機密檔案給同業時，網際網路安全協定都能保護您的資料安全。這些加密系統使用傳統電腦難以破解的演算法，每天保護數十億筆交易和通訊。即使是擁有最強大的超級電腦的駭客，也需要數百萬年的時間才能找到正確的密碼。

但是有了一種叫做量子電腦的新設備，他們可以在幾個小時內破解密碼。雖然這些機器有可能幫助科學家發現大片藥物或設計高效電池，但也可能讓犯罪集團或國家支持的駭客粉碎數位安全的基石。

儘管量子電腦並非即時的危險，但威脅確實存在，而且還在不斷增加。明智之舉是現在做好準備，而不是稍後才驚慌失措。

量子電腦是一種新技術，利用量子物理原理來解決現今電腦極難甚至無法解決的問題。與傳統電腦一樣，它們使用位元儲存資訊，通常以 0 和 1 表示。

在一般的電腦中，這些位元是使用開啟或關閉的電子訊號來建立的。量子電腦則使用稱為量子位元 (qubits) 的微小粒子。由於一種稱為疊加的量子特性，量子位元可以同時處於 0 與 1 的混合狀態。這可讓量子電腦一次探索許多可能的解決方案，而不是一次只探索一個。

量子運算之所以強大，是因為它的運作方式與傳統電腦完全不同。Qubits 可以同時代表多種可能性，這表示量子電腦可以同時處理大量的潛在解決方案。

這導致運算能力呈指數級成長：每新增一個量子位元，電腦所能處理的狀態數量就會增加一倍。舉例來說，兩個量子位元可以代表四個組合，三個量子位元可以代表八個組合，而 50 個量子位元則可以代表超過四億個組合。這使得量子電腦在模擬分子、破解加密或解決複雜的最佳化問題等任務上特別有前途。

量子運算的危險在於它可能會破壞保護我們數位世界的加密系統 - 包括線上銀行、電子郵件和安全網站。敏感資訊會外洩，金融系統會受到危害，整個產業的數位骨幹也會受到破壞。

加密的工作方式是將敏感資訊轉換成任何人都無法讀取的格式，而沒有密碼匙的人則無法讀取，密碼匙是用來擾亂和解除擾亂資料的代碼。現今的許多加密演算法都依賴單向函數，單向函數的計算比反向函數簡單得多。舉例來說，電腦可以在幾分之一秒的時間內將兩個 40 位元的素數相乘，但要從結果中找出因數，卻需要天文數字般的暴力猜測。這個難題形成了數位安全的基礎：一旦這些演算法將電腦用來表示資訊的數字串加密後，如果沒有金鑰，要逆轉運算幾乎是不可能的。

然而，透過同時測試大量可能的解決方案，量子電腦可以突破這個數學障礙，特別是在演算法的輔助下，讓過程更有效率（但對於經典電腦來說仍太費時）。一台超級電腦可能需要數百萬年的時間才能破解現代的密碼系統，而一台擁有 2,000 萬個量子位元的量子電腦卻可以在八小時內完成這項工作。

Shor 演算法是由 Peter Shor 於 1994 年所開發，可讓量子電腦以指數級的速度，將大數字因式分解，速度比經典電腦還要快，這將會打破加密系統的數學基礎，例如廣泛用於數位安全的 RSA。

專家表示，量子運算至少在 10 到 20 年內都不會對密碼學構成威脅。這些電腦難以製造和運行。目前的模型最多只有 1,000 個量子位元，還沒有明確的路徑可以擴充到破解當今加密系統所需的數量。

然而，就像任何新興技術一樣，突破可能永遠迫在眉睫。各國政府和大型企業都在支持建立大型量子電腦的探索，而且不斷出現改進。

量子運算現在還未構成威脅，但不良分子可能會使用傳統方法來收集資料，以預見量子電腦的出現。在一種稱為「先收穫、後解密」(HNDL) 的策略中，攻擊者可能已經開始竊取加密資訊，以便在大型量子電腦普及時進行解碼。