現代計算機從根本上改變了日常生活，而且它們每天都在變得更加強大。你現在用來讀這篇文章所使用的智能手機，相比較幾十年前的超級計算機來說，也更加強大了。

但即使是今天最強大的計算機也有著很大的局限性。

這就是量子計算的用武之地。這是一個利用量子力學定律來實現計算能力指數級增長的研究領域。藥物研究、疫苗研發、金融建模、天氣預報以及幾乎任何需要大量計算能力的領域都可能通過量子計算大大加速。

量子計算機也可以用來破解世界上一些最常見的加密算法。

兩個加密系統的故事

加密有兩大類。

第一種是對稱加密或私鑰加密。這樣想：當你鎖上門時，同一把鑰匙會解鎖它。當你用同一把密鑰加密和解密信息，而只有少數人可以訪問時，這就是所謂的對稱加密。同理，你家的鑰匙通常不會發給你不信任的人。

非對稱或公鑰密碼允許您使用不同的密鑰加密和解密信息，其中一個密鑰是公開分發的。把公鑰想象成一把鑰匙，有人可以用來鎖門，但不能開鎖。或者用來開鎖，但不能鎖門。這個系統有點復雜，但你只需要知道一件事：這種類型的加密技術可以讓你安全地與素未謀面的人做生意。

根據IEEE會員Jonathan Katz的說法，每當傳輸層安全用于加密的網絡連接時，都會部署公鑰加密，包括公鑰加密和數字簽名。所有大公司都使用數字簽名來證明其代碼更新。

對稱密鑰加密通常比非對稱公鑰加密更難破解。

Katz說：“30多年來，人們都知道，大規模通用量子計算機的存在會使現有的公鑰密碼（包括加密和數字簽名）變得不安全。雖然這聽起來很糟糕，但請注意，目前尚不清楚這種量子計算機何時可用。”

許多專家認為，能夠打破現代密碼學的大規模通用量子計算機將在未來二十年內問世。

后量子密碼學競賽

IEEE高級會員Kevin Curran表示：“密碼學界開始將注意力集中在后量子密碼學上，但需要時間來提高效率和建立信心。提高后量子密碼學的可用性也需要時間。”

挑戰之一是：無論使用什么系統，都必須在支撐當今互聯網的復雜生態系統中工作。

Curran說：“我們很可能會發現實際上并不需要后量子密碼學。但風險可能太大，無法承擔。如果我們現在不進行研究，那么我們可能會失去多年來在這一領域的關鍵研究。”

另一個問題是：有些數據可能非常有價值，值得等待解密。

Katz說：“部分問題是，攻擊者現在可以記錄和存儲加密數據，然后在量子計算機可用時使用量子計算機來破壞加密并恢復底層數據。因此，需要保密20多年的數據需要使用對量子計算機保持安全的技術進行保護。”

后量子密碼學的競賽正在進行，而且沒有跡象表明它會在短期內放緩。