12、量子密码破解：何时到来及如何准备

量子密码破解：何时到来及如何准备

1. 彼得·肖尔算法的真实性

彼得·肖尔算法是真实存在的。若该算法未在现实世界中应用，无法快速分解大质数方程，那么传统公钥密码和其他密码在可预见的未来仍会是安全的。尽管到目前为止，使用肖尔算法的量子计算机尚未分解大质数方程，但它们已证明该算法的运行方式与肖尔的预测完全一致。2001 年，IBM 的早期量子计算机就使用肖尔算法分解了一个质数方程。这表明我们只需更多稳定的量子比特，就能解决非常大的质数方程。肖尔算法被验证为真，也意味着它所依赖的其他量子算法，如傅里叶变换，也是准确无误的。

2. 稳定量子比特的数量

目前，我们没有足够的稳定量子比特，这是当前量子计算领域的关键难题。运行肖尔算法分解任何质数方程需要 (2 × n) + 3 个稳定量子比特，其中 n 是要破解的密钥位数。例如，要破解 2048 位的 RSA 密钥，需要 4099 个稳定量子比特；要破解 4096 位的 RSA 密钥，则需要 8195 个稳定量子比特。而且，这些稳定量子比特需要在合适的计算机上运行，肖尔算法在量子退火计算机上的作用相对有限。截至目前，我们拥有的通用量子比特数量不足 100 个，且这些量子比特的稳定性也未达到要求，与所需的超过 4000 个稳定量子比特（某些计算甚至可能需要 40 亿个包括辅助量子比特在内的总量子比特）相差甚远。不过，人类具有强大的创造力。一旦攻克了某个困难的硬件难题，我们就能大量制造相关产品。例如，二战期间，艾伦·图灵及其团队发明了第一台真正可用的计算机，随后又制造了数百台。同样，制造第一个超稳定量子比特是最困难的，而从一个发展到数十亿个则相对容易。

与此同时，许多科学家正在对肖尔算法进行因式分解优化，以减少所需的量子比