21、量子计算在计算机安全中的应用：机遇与挑战

量子计算在计算机安全中的应用：机遇与挑战

1. 引言

量子计算凭借量子力学原理，能以远超传统计算机的速度执行复杂计算。这种强大的计算能力有望变革多个领域，计算机安全也不例外。量子计算在计算机安全领域的应用，为改进现有安全协议、开发能抵御未来量子计算机攻击的新型加密技术带来了希望。

目前广泛使用的公钥加密算法，如 RSA 和 Diffie - Hellman，依赖于分解大数字或解决离散对数问题的计算难度。然而，量子计算机有能力高效解决这些问题，使许多现有加密方法变得过时。为应对这一漏洞，研究人员正在积极探索后量子密码学（PQC），它能抵御经典和量子计算机的攻击。此外，量子计算还能提升计算机安全的其他方面，如量子密钥分发（QKD）和量子安全认证。

2. 量子计算概述

• 量子力学原理
  • 叠加态 ：量子物理中的叠加态允许粒子同时处于多个状态。在量子计算中，量子比特（qubit）可以同时处于 0 和 1 的叠加态。
  • 纠缠 ：无论两个粒子相距多远，当它们的状态开始相关时，就会发生纠缠现象。当量子比特纠缠时，改变一个的状态会立即改变另一个的状态，实现极并行的计算。
  • 测量坍缩 ：对量子系统进行测量时，它会坍缩到一个确定的状态。量子算法利用这一特性得出有价值的结果。
• 量子比特（Qubits） ：量子比特是量子计算中信息的基本构建块。与经典比