中国科学家利用D-Wave量子计算机突破最广泛使用的加密算法

据南华早报消息，近日，中国科学家团队利用加拿大D-Wave公司的量子计算机成功破解了一些当前最广泛使用的加密算法。这一成就不仅标志着量子密码学的重大进展，也对包括银行和军队在内的关键部门长期采用的密码保护机制构成了“实质性的威胁”。

据悉，由中国上海大学王超领导的研究团队在同行评审的论文中报告称，他们使用D-Wave Advantage量子计算机成功破解了包括Present、Gift-64和Rectangle在内的基础加密算法。这些算法都基于SPN（置换置换置换网络）结构，该结构是军事和金融领域广泛使用的高级加密标准（AES）的基础的一部分。

例如，AES-256被认为是最好的加密方式，通常被称为军用级加密。

根据这项研究，虽然确切的密码尚未立即可用，但它比以往任何时候都更接近。

他们在同行评审的论文中说：“这是第一次真正的量子计算机对当今使用的多个全面的SPN结构算法构成真正的实质性威胁。”。

该研究结果已于9月30日发表在中国计算机联合会（CCF）主办的中文学术期刊《中国计算机杂志》上。

加拿大量子计算公司D-Wave Systems最初设计了D-Wave Advantage量子计算机来解决一些实际问题。该机器已被洛克希德·马丁公司用于测试战斗机控制软件，被谷歌用于图像识别任务，与密码解密没有直接联系。

据了解，D-Wave Advantage量子计算机采用了一种名为量子退火的算法，该算法模拟了加热然后冷却以使金属变硬的冶金过程。它能够快速解决数学难题。它的工作原理就像引导球在有丘陵和山谷的地形中找到最低点。传统算法探索穿过这片地形的每一条可能的路径，要求球反复上下攀爬，类似于退火过程中的温度变化。然而，在量子世界中，由于量子隧穿效应，球可以直接隧穿到最低点。因此，量子退火算法可以快速接近最佳整体解。

王超在他的论文中将其描述为类似于“具有全局优化解决方案能力的人工智能算法”。他的团队将该算法与传统的数学方法相结合，设计了一种新的计算架构。

一位不愿透露姓名的量子计算专家表示：“D-Wave Advantage特别擅长解决二进制优化问题。这项研究的意义在于将现实世界的问题转化为量子计算机可以处理的二进制优化问题”。

尽管取得了这些进步，王超也指出了量子计算目前的局限性。他说，它有很大的潜力，但受到环境干扰、硬件不发达以及单一攻击算法无法针对多个加密系统的阻碍。

随着量子计算领域的发展，预计未来会有进一步的突破。

王超在论文中说：“通过这一探索，有望在未来建立一种将人工智能算法与量子效应和数学方法相结合的计算架构。”。

编辑：芯智讯-浪客剑