据《日本经济新闻》7月15日报道,关于将信息通信必不可少的加密方式转向“后量子加密”(PQC)的讨论正在取得进展,这种加密方式即便使用量子计算机也难以破解。如果量子计算机投入实际应用,现有的加密技术将面临被破解的风险,因此美国计划在2035年正式转向后量子加密。
互联网通信需要加密,以保护个人信息。如果量子计算机的性能得到提升,加密信息可能会被瞬间破解。
谷歌在2025年5月发表的一篇论文中指出,使用量子计算机可以在一周内解密目前主流的“RSA-2048”加密系统。RSA-2048自2010年前后开始使用,是一种利用素数乘法的RSA加密演算法。
RSA加密基于素因数分解。它使用两个素数的乘积来计算原始的两个素数。接收方会收到一个密钥,然后使用该密钥解密代码,从而查看信息内容。
现在的计算机将所有信息都用“0”和“1”表示并进行计算,解密过程非常耗时。如果位数很大,即使是当今最强大的超级计算机也需要数万年才能完成。
随着互联网通信的普及,RSA加密开始作为一种常见的加密方式被广泛使用。最初使用的加密代码系统是RSA-1024,后来逐渐被位数更多、破解时间更长的RSA-2048取代。
如果量子计算机投入实际应用,即使增加密码的位数,加密代码也存在被轻易破解的风险。然而,像谷歌论文中提到的能够解密RSA-2048的量子计算机将是需要100万个量子比特的大型设备,而这目前尚未实现。
即使是当今最强大的量子计算机,也只有100到200个量子比特。计算过程中很容易出现错误,因此纠错功能的研究正在快速推进。
东京大学教授高木刚表示:“一旦高性能量子计算机问世,存储当前信息并进行解密将成为可能。我们需要预先开发一种无法被破解的密码。”
研发一种量子计算机也无法破解的密码的工作始于2016年,目前有几种方法正在酝酿中。一是使用“网格问题”的“格加密”,它利用格子中点与点规则排列的特性,创建量子计算机难以破解的高度随机密码。
还有一种称为“代码加密”的技术。其在加密信息的计算过程中会产生“误差”,并故意将大量随机数字混入发送的数字中。当误差的影响增大时,量子计算机将无法破解密码,因为获得准确答案所需的计算量会增加。
格加密可以实现高速加密,并且不需要很大的容量,因此易于在日常通信中使用。代码加密需要很大的容量,并且加密时间较长,但将其压缩到实用大小的技术使其更容易上手。
美国国家标准与技术研究所(NIST)一直致力于后量子加密的标准化。2022年7月,该机构决定为四种加密类型制定标准。其中三种基于网格问题,另一种基于哈希函数问题。2025年3月,又新增了一种基于代码问题的后量子加密。
在美国,RSA加密将于2030年底弃用,现有加密方式将于2035年底失效。在日本,内阁官房已开始规划引入后量子加密的时间表,并将于2026财年向政府机构提交过渡到后量子加密的具体方针,金融厅也将要求主要银行和地方银行引入后量子加密,以应对网络攻击。日本综合研究所高级专家长田繁幸表示:“金融机构也认识到了后量子加密的必要性,但每家机构都有不同的优先级,因此仍处在摸索阶段。”
这是自2011年NIST将推荐使用的加密标准从RSA-1024转向RSA-2048以来,国际上首次对加密方式做出变更。在日本,政府机构早在2008年就宣布替换RSA-1024,但直到2015年前后才真正完成过渡。
RSA-1024在20世纪90年代首次推出时,互联网尚未在社会层面普及,因此其影响有限。但在日常生活已经离不开互联网的时代,我们还是首次面对如此重大的调整。
从经济安全的角度来看,后量子加密也是一项至关重要的技术。这意味着与试图破解密码的人的斗争将一直存在,新的加密代码也必须不断被创造出来。培养能够基于高等数学开发加密技术的人才同样重要。(编译/刘林)