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Google 宣布達成「量子霸權」，全世界都驚呆了！量子電腦已經無所不能了嗎？其實量子霸權的意義在於：人類讓量子電腦做到一件古典電腦很難達成的事。不過，量子電腦的進度條的確正快速更新，未來可能帶給人類巨大的福祉，但也會顛覆現今保護我們隱私的加密系統。中研院資訊所鐘楷閔副研究員形容密碼學就像好人與壞人的戰爭，站在量子密碼學研究前線的他，將為讀者揭密這場沒有煙硝的資安保衛戰。
什麼是量子電腦？
量子電腦和傳統電腦的不同，在於利用各種神奇的量子特性，也就是當我們以微觀角度觀察這個世界時，與巨觀世界不同的特性，像是讓薛丁格的貓是死或沒死的「疊加態」，或是兩個量子即使相距很遠，仍會依據對方狀態而決定自己當下狀態的「纏結效應」。當電腦擁用這些比科幻還科幻的量子特性，將克服古典電腦無法解決的難題。
量子電腦不是無所不能，或是每秒鐘能做的事比較多，它只在某些「特定 （很重要）問題」，有比古典電腦更快的解法，只需要更少空間和步驟。
舉例來說，未來量子電腦可能用於模擬細菌的固氮作用，將大大提升農業製造氮肥的效率。因細菌進行固氮作用時，有些關鍵步驟具量子效應，模擬這些效應的複雜度將超越古典電腦的極限。量子電腦「剛剛好」是以量子效應運作，當然較有希望成功。
不幸的是，量子電腦可攻克的「特定問題」，也包括時刻保護我們交易安全和隱私的加密系統……
堅不可摧的加密系統
登入網購平台，輸入帳號密碼，選好商品放入購物車（又剁了好幾根手指) 之後，再填好地址及電話，按下結帳，輸入信用卡卡號，接下來只要等商品送上門，啊，多美好的日常……等等，你算過剛剛 5 分鐘裡，親手傳出多少個資嗎？這個問題細思極恐，事實上不必太擔心，因為密碼學默默保護著我們。
早在 2 千年前凱撒大帝打仗時，就懂得使用「暗號」來保護軍事書信。只有知道暗號的人能「解讀」信件內容，對不知道暗號的敵人來說，就算拿到書信也只是一堆亂碼。
但這套方式有個致命傷，那就是「如何一開始讓所有合法的使用者拿到一樣的暗號，又不會讓暗號外洩呢？」當代密碼學家想出一套稱為「非對稱加密 」的方式，利用成對的公鑰和私鑰來加密暗號，公鑰就像蓋上就鎖住的盒子，私鑰是打開這個盒子的鑰匙。如此一來，就能讓素昧平生的合法使用者，先利用比較安全的非對稱加密傳遞暗號，接下來就能靠暗號祕密通訊了。當你登入網購平台買東西，你的電腦和平台之間的通訊，就是透過類似的方式保護你的個資。
舉例來說，當顧客登入網路書店，申請刷卡購買「研之有物」的新書。網路書店會立刻製造一對公鑰和私鑰，把公鑰傳給客戶的電腦。客戶端的電腦再將自己的暗號，以公鑰加密後傳回網路書店。壞人沒有私鑰，就算中途攔截資訊也無法破解。最後，網路書店用私鑰解密，得到客戶的暗號，接下來就靠暗號傳送信用卡卡號等個資了。
作者 研之有物 | 發布日期 2020 年 01 月 09 日 8:00
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