量子晶片帶來新威脅
本欄曾經介紹「量子霸權」的概念。事實上，量子計算領域早已成為各國高科技競爭的新前沿。美國太空總署早前發表了一篇科學論文，指一台53個量子位元的電腦只需用200秒就能解決一台超級電腦花上萬年計算的任務。兩周前，谷歌公布成功研發新的量子運算晶片「Willow」。有相關報道開出驚人標題，聲稱晶片能在5分鐘內解決世上最快超級電腦需億萬年才能解決的難題。可見量子計算絕對符合科學界經常使用的形容詞「量子躍進」。誠然，量子電腦將在很多領域帶來突破，可造福人類的同時亦可能產生新的威脅。在日常生活中，數碼運作倚賴加密技術，而理論上只要有足夠運算力，就可以利用嘗試所有組合的方式破解加密。傳統的加密之所以可行，是基於傳統電腦的運算方式與速度。按粗略估計，破解一個15位有大小英文字母數字及字符組成的密碼，利用現時最強的超級電腦要用上4千年，所以密碼被認為已足夠穩妥。一旦計算速度出現「量子躍進」便要考慮更複雜的密碼及其它加密方法。有評論指，若出現「量子霸權」，加密可被短時間內破解，威脅全球網絡及軍事安全，加密貨幣可失去價值云云，若極權掌握如此優勢，後果更不堪設想。谷哥的新晶片意味量子計算或將進入新時代。
認識量子計算基礎
量子電腦對未來計算運作有重大影響，有必要認識其基本概念，筆者在這裏粗略介紹。傳統計算機的計算基礎單位是位元（bit），每個位元可視作開關掣，狀態只能是0和1，計算以每個開關進行。量子運作完全不同，計算是以量子位元（qubit），可以同時是0及1的狀態，這種狀態稱之為加疊狀態（superposition)。而另一重要概念是量子糾纏(entanglement)，糾纏的量子有連結關係，不論距離多遠，只要改變一個量子的狀態，將同時影響其餘糾纏量子的狀態，每增加一個糾纏量子，整個系統的狀態空間(state space)就翻一倍。就是同時及糾纏的特性，令量子計算速度大幅超越傳統計算。但由於運算模式完全不同，難以用傳統電腦方式量化其速度。聽似潛力無限，但量子電腦破解加密仍有相當限制，效率亦視乎加密方式。現時加密主流分兩大類。一類是非對稱加密，例如RSA、EEC等，倚賴一對公開及私密鎖匙，經常用於通訊及傳輸，其破解方式繫於拆解質數，在數學上有明確演算法，以量子計算機破解有明顯優勢。另一類是對稱加密，例如AES，只有一條鎖匙，同時用於加密及解密，量子計算破解效率遠不及非對稱加密。按照科學家估算，要在合理時間內破解加密，需要數以百萬計的糾纏量子，但現時的技術只能達致百個量子左右，技術要求仍有相當距離。
先行一步應對威脅
量子計算的威脅似乎仍然遙遠，但並非不用理會。事實上各方已正在準備，22年美國國家科技標準機構已提出第一批能夠抵抗量子電腦的加密演算法，抵禦量子電腦攻擊，並提醒企業用家制定策略。就個人用家而言，暫不用過份反應，鞏固基礎仍是首要。請使用強勁密碼，筆者建議密碼長度應達15個位或以上，而且是大小字母數字及字符的組合，而且要適時更改。使用密碼管理器是有效率的工具。其實即使沒有量子電腦亦應該以同樣標準管理密碼，因為現行超級電腦已經有能力達到1 Exaflop，即每秒作出10的18次方運作。密碼強度不足，現行技術足以破解。請檢查所有電子帳戶，開啟雙重認證。你可考慮轉用使用更高標準加密服務，例如Tuta電郵於去年已經推出抵禦量子計算的加密電郵儲存，有興趣的讀者可於網上了解。請留意你現時有否重要服務抵禦量子計算的長遠計劃，重要的服務包括電郵及雲端儲存。微軟正在研究，谷歌雲端儲存亦正準備。若果你有一些非常敏感的資料，考慮使用AES256加密資料後再傳送，並以另一途徑告訴對方鎖匙，有需要甚至可利用雙重加密，例如先用AES再用Two Fish，這樣解密先要拆解加密的方法，多了一個變數。有些加密軟件，除了密碼亦可添加檔案作解密鎖匙的一部份，等同使用一個數百字符的密碼，足以抵禦量子電腦攻擊。
谷歌量子晶片的新聞，其實就是提醒大眾現行加密並不是固若金湯。讀者宜多加留意相關領域的發展及資訊，當有突破時，亦可快人一步作出應對。◇
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