量子计算闯入现实世界，但尚未进入密码学

【前言】D-Wave Systems认为，其量子计算的应用已经为主流部署做好了准备，它已经在解决现实世界的商业挑战，但该技术在破解密码学中的应用还需要几年的时间。

本文发自ZdNet，原题为“Quantum computing breaking into real-world biz, but not yet into cryptography”，作者 Eileen Yu，经朋湖网作者黎燕编译整理，供业内参考。

量子计算已准备好进行主流部署，在主流部署中，它已被用于解决现实世界的业务挑战。然而，使用该技术破解密码学和加密代码还有一些路要走。

特别是，D-Wave Systems首席执行官Alan Baratz认为，至少还需要十年时间，保理才能在量子计算系统上可行，并用于破坏当前的加密工具。

Baratz在与ZDNet的视频通话中说，无论是基于门的系统，还是其易失性纠错，还是D-Wave的退火技术，都可能就是这种情况，以考虑密码学工具中使用的大量代码。

也就是说，D-Wave有一个内部安全团队来监控其系统上的活动，同时承认现在确定量子计算机上可以或已经创建的黑客工具类型还为时过早。

这家加拿大量子计算供应商并不专门关注密码学，但其技术已被用于为入侵和威胁检测应用程序提供支持。它还在美国，英国和日本开展业务，在亚洲市场拥有20个付费客户。其基于云的Leap量子计算应用程序在新加坡可用。

德勤咨询公司（Deloitte）的一份报告回应了Baratz的观点，指出量子计算机不会破坏密码学或以足够快的计算速度运行。然而，它表示，从长远来看，量子系统可能会构成真正的威胁，现在就进行准备工作以规划这样的未来至关重要。

例如，关于它对比特币和区块链的影响，这家咨询公司估计，流通中的比特币中有25%容易受到量子攻击，特别是指向目前存储在P2PK（支付到公钥）和重用P2PKH（支付到公钥哈希）地址中的加密货币。这些可能面临攻击的风险，因为它们的公钥可以直接从地址获取，或者在使用比特币时公开。

德勤提出了一种填补这些空白的方法是后量子密码学，尽管这些算法可能会对区块链的可用性构成其他挑战。其补充说，这种新形式的密码学目前已由专家评估，并表示：“我们预计，未来对后量子密码学的研究最终将带来必要的变化，以构建强大且面向未来的区块链应用程序。”

数学家彼得·肖尔（Peter Shor）在1994年发表了一个量子公式，他说这个公式可以打破大多数常见的非对称密码学算法。它建议，给定一个足够大的量子计算系统，该算法可用于识别与其相应公钥匹配的私钥，以模拟数字签名。

去年，新加坡的一个工程师和研究人员团队也宣布了利用量子密码技术来增强网络加密工具的计划，因此当量子计算成为主流时，这些工具可以缓解安全风险。具体来说，他们希望使用“独立于测量设备”的量子密钥分发（MDI QKD）技术，并希望他们的研究可以为一类新的“量子弹性加密器”铺平道路。

面向主流企业应用的昆腾就绪

虽然该技术尚未打破密码学，但量子计算已准备好被主流采用，并且已经用于解决现实世界的企业挑战。

Baratz特别指出D-Wave的专有退火技术，他说，这使得量子计算更容易扩展，对噪声和计算错误不那么敏感，而基于门的系统很容易受到这些影响。他说，目前处于第五代，D-Wave的量子计算机时钟超过5，000个量子位，能够支持“商业规模”的商业推广。

他补充说，这是迄今为止其他市场参与者无法通过基于门的模式实现的阶段。门系统在当今业界普遍采用，它使量子计算机难以构建和敏感错误。他说，它最稳定的状态目前产生了大约30个量子位，这足以为大部分研究工作提供动力，并且不太可能在未来7到10年内大规模解决业务问题。

“[基于门的系统]的错误率如此之高，以至于即使有小问题，你也无法真正对它们做任何事情，”他补充说，并指出去年的一家竞争对手表示，它能够在量子计算机上解决特定的优化问题。然而，他说，每10万次尝试中就有一次是可能的。

量子计算基于量子力学原理运行，其中包括概率计算。

Baratz说，专门为优化目的设计的退火技术对结果概率的影响更大，因此对误差不那么敏感。它还从以前的计算结束的地方学习，以微调未来的计算。

“当你失去连贯性时，你最终会得到垃圾。通过退火，当你失去连贯性时，你会进入一个[潜在的]解决方案，然后重新启动计算，试图改进解决方案，“他说。相比之下，基于门的模型无法做到这一点，因为它在每次计算后都会失去一致性，而不是从之前的运行中吸取教训。

他指出，一家使用D-Wave来增强客户物流系统一部分的杂货店能够在每个地点每周两分钟内解决优化问题，而以前每个地点每周需要25个小时。

目前，全球有超过20，000名开发人员注册访问Leap，每月约有1，000名开发人员定期使用该服务。付费客户每小时支付约2，000美元在D-Wave计算机上运行计算。

然而，Baratz指出，其系统无法解决所有量子计算问题，因为退火是专门为解决优化问题而设计的，这是企业面临的常见挑战。另一方面，一旦错误率降低，基于门的系统将能够解决任何计算问题 - 他说这可能至少在未来七年内不会实现。

因此，他说，虽然D-Wave的退火量子计算机仅限于解决优化问题，但它们能够解决当今现实世界的商业挑战。他补充说，它的系统也走上了通过利用其拥有的技术来构建通用纠错系统的道路。

该供应商表示，迄今为止，已有250多个应用程序使用D-Wave系统构建，其中大多数使用Leap并跨越各种用例，包括财务建模，调度，蛋白质折叠和制造优化。