如何从零基础开始研究后量子加密，这门学科的关键点在哪里

可能大部分朋友在使用电子商务网站、发送及接收电子邮件或者查看自己的网上银行或信用卡账户时，都没有注意到网络浏览器当中显示出的小小挂锁符号。但这个符号其实非同小可，它代表着我们所面对的在线服务正在使用HTTPS——这是一种网络协议，能够对我们通过互联网发送的数据以及收到的响应结果进行加密。目前，整个互联网行业都在使用HTTPS以及其它一些形式的加密机制保护各类电子通信、密码、数字签名以及健康记录等信息。

量子计算机则可能很快摧毁这些加密防御体系。虽然目前的量子计算机还远称不上强大，但其正在快速发展当中。有可能在未来十多年——甚至更短时间——之内，量子计算机就会给目前广泛使用的加密方法构成巨大威胁。正因为如此，研究人员与安全企业才竞相开发新的加密方法，用以抵御未来由黑客发动的量子攻势。

数字加密的工作原理

目前存在两种主要的加密类型。其中对称加密要求发送方与接收方拥有相同的数字密钥，用以实现数据的加密与解密;而非对称或者说公钥加密机制，则利用公钥对所发送内容进行加密，并由接收者作为唯一持有私钥的一方解密消息并读取其中的内容。

有时候，这两种方法也会结合二用。例如，在HTTPS协议场景当中，网络浏览器会利用公钥加密检查网站的磁性，而后利用对称密钥进行加密通信。

其目标在于阻止黑客投入大规模算力以暴力破解网站所使用的密钥。在这方面，目前流行的加密方法主要有RSA加密以及椭圆曲线加密两种——后者通常使用所谓陷门函数。这是一种数学结构，其从一侧能够以相对轻松的方式创建密钥，但敌对方却很难从另一侧逆推密钥内容。

黑客们当然可以通过尝试所有可能的密钥变体进行密码内容破解，但防御一方则通过使用长度极为夸张的密钥使得黑客几乎无法试尽其中的全部可能性——以RSA 2048为例，其密钥长度为617个二进制数字。在传统计算机上，尝试其中所有可能的排列并找出正确私钥的过程可能需要数几十万甚至上百万年。

为什么量子计算机会成为加密技术的巨大威胁?

简单来说，这是因为量子计算机能够帮助黑客更快闯过算法陷门这道难关。与各个比特只能处于1或0状态的经典计算机不同，量子计算机可以使用能够同时代表1与0的多种可能状态的量子比特——这就是所谓叠加现象。另外，通过所谓纠缠现象，各个量子比特之间也能够在远距离条件下相互影响。