中國科學家成功實現量子電腦破解加密演算法，全球資安面臨新挑戰

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科技產業資訊室(iKnow) -黃松勳發表於 2024年10月17日

圖、中國科學家成功實現量子電腦破解加密演算法，全球資安面臨新挑戰

近日，中國上海大學的王潮研究團隊在《中國計算機學報》發表了一項突破性研究，聲稱首次成功利用量子電腦對廣泛使用的加密方法進行有效攻擊。這項研究使用了加拿大D-Wave Systems公司的量子電腦，針對現代密碼學中常用的置換排列網路(Substitution-Permutation Network, SPN)結構進行破解，引發了全球資安專家的高度關注。

研究人員表示，這是首次有真實的量子電腦對多個全尺度SPN結構演算法構成「真實且實質性的威脅」。雖然目前尚未能完全破解具體密碼，但這一進展已經向著攻破現代加密系統邁出了重要一步。該研究涉及軍事和金融等敏感領域的安全機制，因此王潮教授婉拒了進一步置評的請求。

王潮團隊選擇了Present、Gift-64和Rectangle等SPN結構的代表性演算法作為攻擊目標。這些演算法是高級加密標準(AES)的基礎，而AES-256被廣泛應用於軍事和金融加密協定中，被認為是目前最安全的加密標準。然而，這項研究顯示，量子電腦可能很快就會對這種安全性構成威脅。

研究中使用的D-Wave Advantage量子電腦採用了量子退火技術，這種技術模擬類似於材料冶金中的加熱和冷卻過程，能夠快速解決複雜的數學問題。量子退火的原理是尋找最低能量狀態，類似於引導一個球體穿過充滿山丘和山谷的地形中。傳統演算法必須探索每條路徑，而量子穿隧效應則能讓量子電腦更有效地找到最低點。

王潮團隊將量子退火演算法與傳統數學方法相結合，創造了一種新型的運算架構。一位匿名專家指出，王潮工作的重要性在於將現實世界的加密問題轉化為適合量子電腦處理的二進位優化問題。這種方法被描述為類似於能夠在全局範圍內優化解決方案的人工智慧演算法。

儘管取得了這一成就，研究人員也承認當前量子運算技術仍存在諸多限制。環境因素、硬體不成熟以及設計單一攻擊演算法以破解多個加密系統的挑戰，都在一定程度上阻礙了量子運算的發展。然而，隨著技術的進步，未來可能會出現更強大的量子攻擊方法。

這項研究的影響不僅限於學術界，還可能引發對各產業，尤其是金融和軍事部門安全機制的擔憂。雖然目前的加密系統仍然安全，但這一突破清楚地顯示，我們需要為後量子時代及早做好準備。(820字；圖1)

參考資料：
Chinese Scientists Report Using Quantum Computer to Hack Military-grade Encryption. The Quantum Insider. 2024/10/11.
Chinese scientists can reportedly use quantum computer to hack military-grade encryption. The Express Tribune. 2024/10/14.
China hacks military-grade encryption using quantum computer, poses threat to West. Interesting Engineering. 2024/10/11.

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