摘要。本文旨在直接分析量子计算算法的能力,特别是 Shor 和 Grovers 算法,分析其时间复杂度和强力能力。Shor 算法使我们能够以比传统系统快得多的速度找出大素数的素因数。这对依赖于传统算法无法计算大素数素因数的经典密码系统构成了威胁。Grover 算法使我们的计算机系统搜索能力提高了一倍,这将对密码系统密钥和哈希的强力能力产生重大影响。我们还分析了这些算法对当今经典密码系统的影响,以及可以对安全算法进行的任何重大改进,以使其更安全。
如果未来的量子计算机能够破坏加密系统,那么国家和经济安全将受到重大影响。破解密码意味着对手可以进行大规模金融欺诈、中断关键基础设施服务并获取最机密和最敏感的国家机密。除了量子计算机对未来的影响之外,它还对当今的系统构成威胁。虽然量子计算机的科学成熟度尚未达到威胁密码学的程度,但对手有资源拦截和收集加密数据,一旦拥有量子计算机就可以解密。这对政府来说尤其重要,因为某些信息在未来几十年内仍是敏感信息。它的泄露可能会威胁国家机密和未来的作战能力。
来自 18 个欧盟成员国合作伙伴的联合声明:奥地利安全信息技术中心、比利时网络安全中心、捷克共和国国家网络和信息安全局、丹麦网络安全中心、爱沙尼亚信息系统管理局、芬兰运输和通信局、法国国家信息系统安全局、德国联邦信息安全局、希腊共和国国家网络安全局、爱尔兰国家网络安全中心、意大利国家网络安全局、拉脱维亚国防部、立陶宛国防部国家网络安全中心、卢森堡国家保护高级委员会、荷兰国家通信安全局、荷兰内政和王国关系部、荷兰安全和司法部国家网络安全中心、波兰研究和学术研究中心、斯洛文尼亚政府信息安全办公室、西班牙国家密码中心
如果极端和不可预见的情况阻止您按时完成任务,请联系学生院长办公室,并为他们提供所有必要的详细信息和文档(请参阅http://studentlife.gatech.gatech.edu/content/content/contact-us)。与我们联系,并确认您已向学生院长办公室提供了所需的文件。院长的办公室有能力比我们更好地验证这些例外情况,并在整个课程中提供了有关紧急情况如何处理的统一性。学生院长办公室将与教练一起检查您的文档和后续行动。那时,讲师将能够采取适当的行动并跟进您。
量子力学效应使得构建经典上不可能实现的密码原语成为可能。例如,量子复制保护允许以量子状态对程序进行编码,这样程序可以被评估,但不能被复制。许多这样的密码原语都是双方协议,其中一方 Bob 具有完整的量子计算能力,而另一方 Alice 只需向 Bob 发送随机的 BB84 状态。在这项工作中,我们展示了如何将此类协议一般转换为 Alice 完全经典的协议,假设 Bob 无法有效解决 LWE 问题。具体而言,这意味着 (经典) Alice 和 (量子) Bob 之间的所有通信都是经典的,但他们仍然可以使用如果双方都是经典的,则不可能实现的密码原语。我们应用此转换过程来获得具有经典通信的量子密码协议,以实现不可克隆的加密、复制保护、加密数据计算和可验证的盲委托计算。我们成果的关键技术要素是经典指令并行远程 BB84 状态准备协议。这是 (经典) Alice 和 (量子多项式时间) Bob 之间的多轮协议,允许 Alice 证明 Bob 必须准备了 n 个均匀随机的 BB84 状态(直到他的空间上的基础发生变化)。虽然以前的方法只能证明一或两个量子比特状态,但我们的协议允许证明 BB84 状态的 n 倍张量积。此外,Alice 知道 Bob 准备了哪些特定的 BB84 状态,而 Bob 自己不知道。因此,该协议结束时的情况 (几乎) 等同于 Alice 向 Bob 发送 n 个随机 BB84 状态的情况。这使我们能够以通用和模块化的方式用我们的远程状态准备协议替换现有协议中准备和发送 BB84 状态的步骤。
J 10 2(10-2)mod 26 = 8 mod 26 = 8 8→H k 11 2(11-2)mod 26 = 9 mod 26 = 9 9→I n 14 2(14-2)mod 26 = 12 mod 26 = 12 mod 26 = 12 12→12 12→L G 7 2(7-2)mod 26 = 5 mod 26 = 5 mod 26 = 5 mod 26 = 5 5 5→E V 22 2(22-2-2)mod 26 = 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 2 26 = 20 20范= 21 21→U U 21 2(21-2)mod 26 = 19 mod 26 = 19 19→s o 15 2(15-2)mod 26 = 13 mod 26 = 13 mod 26 = 13 13→m g 7 2(7-2)mod 26 = 5 mod 26 = 5 mod 26 = 5 5→e g 7 2(7-2) mod 26 = 1 1→a V 22 2(22-2)mod 26 = 20 mod 26 = 20 20→t v 22 2(22-2)mod 26 = 20 mod 26 = 20 20→t y 25 2(25-2)mod 26 = 23 mod 26 = 23 23→w q 17 2(17-2)
在活动中说,QNU Labs的Sunil Gupta先生说:“在当今日益数字化的世界中,数字信任正在迅速减少,需要强大的加密机制来保护个人用户和组织,从未有所更大。对于像印度这样的增长最快的经济体之一,必须避免将该国关键的数字基础设施免受新兴的网络威胁的需求。这是客户采用我们的基于混合技术的解决方案来采用超安全解决方案,以负担得起的价格保护其皇冠珠宝,而不会破坏其业务。
量子计算的不断增长对传统加密系统构成了严重的挑战。量子计算产生的主要风险之一是它通过利用Shor's算法等技术来克服经典的公共密钥加密的潜力。这些由椭圆曲线离散对数问题(EC-DLP),离散对数问题(DLP)和整数分解(如果)问题组成。经典的加密技术(例如RSA,Diffie-Hellman和Elliptic Curve Cryptography(ECC))基于这些问题。这些加密协议一旦足够强大,就可以通过量子计算机破坏,从而使其无用并危害当代通信系统的安全性。这种新兴风险强调了迫切需要开发可以抵抗量子攻击的加密解决方案。