典型抗量子公鑰加密算法實現

◆喻文韜

（東南大學網絡空間安全學院 江蘇 210023）

1 緒論

量子計算機的概念是最早是由英國牛津大學物理學家David Deutsch 和美國科學家Richard Feynman 于20 世紀80 年代共同提出。量子理論中定義了一個粒子同時可具有數個不同狀態。若我們采用這種具備不同狀態的粒子進行數學運算，那么在同一時間就可以完成對多種狀態的結果的運算。假設采用1 個粒子就可以表示0 和1 兩種不同狀態，那么采用128 個這樣的粒子就可以完成在同一時間計算出2128種狀態的結果。

量子計算機一旦現世，其計算量與現在市面上存在的超級計算機的計算量完全不在一個數量級，因此現代密碼體系中的各種加密算法如RSA 公鑰加密算法（基于大整數分解數學問題的困難性），ECC公鑰加密算法（基于橢圓曲線的離散對數問題）完全可以采用量子計算機來進行暴力破解，現代密碼體系的安全性即將遭受重大威脅。

簡單來說，這是因為量子計算機能夠幫助黑客更快闖過算法陷門這道難關。與各個比特只能處于1 或0 狀態的經典計算機不同，量子計算機可以使用能夠同時代表1與0的多種可能狀態的量子比特——這就是所謂疊加現象。另外，通過所謂糾纏現象，各個量子比特之間也能夠在遠距離條件下相互影響。

在這些現象的作用之下，只需要添加少數額外的量子比特，我們就能夠讓計算機的處理能力呈指數級上升。擁有300 個量子比特的量子計算機就可以表達比可觀察宇宙中全部原子總數更多的值。……