物理學家費曼（Richard Feynman）首先在 1982 年提出量子電腦的概念，12 年之後，數學家 Peter Shor 建立了演算法，讓量子電腦的運算速度超越傳統電腦之後，受到更多科學家的重視。
經過了大約 20 年的發展，量子電腦開始從實驗室進入商用階段。量子電腦的運算速度是傳統電腦的 545 兆倍，它可應用於新藥研發、人工智慧等多個場域；然而，它也可以在幾秒鐘的時間內，破解破解現有的公鑰系統，威脅資安。對此，很多美國電腦科學家提出因應建議，美國政府也撥款，資助量子電腦的研究。
為什麼量子電腦運算快？
量子電腦是用量子位元（qubit）運算的電腦。傳統電腦是用二進位的位元（bit）運算，它只有兩個狀態：0 和 1 。不是 0 就是 1 ，非黑即白，不會有其他狀態。
然而量子位元卻有介於 0 和 1 之間的狀態。根據薛丁格的理論，在一個系統被觀測之前，它的狀態不會是個確切的數值，而是機率函數的疊加狀態。這個理論是量子力學的基石，也是量子電腦的原理。量子電腦的位元會是 0 和 1 的機率疊加狀態，這讓量子電腦有更多元的狀態可以做運算，因此運算速度加快。
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量子電腦可以在幾秒鐘內，破解現有的公鑰密碼
目前量子電腦的運算速度是傳統電腦的 545 兆倍，它的應用廣泛，不只用於運算，也可以用於感測，應用在科學研究、新藥研發、生產製造等多個領域，提升人工智慧的效能，強化產線的品質以及供應鏈的精確度等等。
然而，它也可以在幾秒鐘的時間內，破解現有的公鑰系統密碼，包含比特幣等加密貨幣的數位簽章。若被破解，個資將被盜取或竄改，造成資安的威脅；如果破解的是運輸系統、電廠、軍用設施，人身安全則會受到極大危害。
美國專家建議：建立量子加密技術、政府資助量子電腦研究
因此，許多美國專家建議，要儘速建立量子加密技術以保障資安，防範密碼遭到破解。IBM 量子加密技術研究經理 Michael Osborne 表示：「不管是汽車、飛機還是電廠，只要是未來幾十年內運作的系統，都需要具備量子加密技術。」
專家也建議美國政府資助量子電腦的研究，因為在現階段，量子電腦還需要一段時間才可以在商業中獲利，然而目前的相關研究都是由私人單位資助的，如果沒有獲利，研究計畫很容易中斷。報告指出：「如果量子電腦商用化失敗，政府的資助可以預防量子電腦的研究與開發中斷。」
此外，美國以外的其他國家也在量子電腦領域投入大量的研究，如果他們有心攻擊，美國必須要有防禦能力。
美國政府也開始重視量子電腦的發展。目前有個關於資助的法案已經通過眾議院，但參議院還在審理。如果通過，研發量子電腦的單位將得到資助。
量子電腦是世界趨勢，許多國家投入大筆資金研發，它會顛覆許多產業，離我們的日常生活也不遠了。現在我們該為量子資安議題做準備了。
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參考資料來源：
1. 《Gizmodo》：〈We Must Prepare Now For Quantum Attacks, National Academy Of Sciences Warns〉
2. 《新電子》：〈量子電腦掀資安危機 演算法/安全晶片雙管齊下〉
3. 《CTimes》：〈量子電腦將成資安新威脅 業界開始強化加密演算法〉
(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源：Pixabay）
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