量子運算技術成熟的未來，能夠在數秒內瓦解人類密碼技術，如此龐大的運算威力讓量子電腦成為能改變未來應用的先進技術之一。從日常報章雜誌可看到，世界各國、科技巨頭如 Google、IBM 為了即早掌握量子運算的力量逐年投入的研發資源不斷提升，就為了能在多年之後搶先奪下全球的量子話語權，進而撼動產業。
然而，駭客透過量子算力攻擊的未來也近在咫尺，若企業與政府仍維持現行的密碼機制，那麼從金融、政府機密，至國家國防都有可能在一夕之間遭到破解且無法抵禦。量子時代即將來臨，2019 年的現在台灣政府、企業可以如何提早備戰，找到因應的解決方式？
在 2019 未來科技展「量子加密：推動未來資訊安全的技術巨輪」論壇，來自芬蘭的量子電腦專家與台灣專家學者對此議題提出精闢看法。
倒數 15 年！密碼系統遭量子電腦破解的未來
面對量子時代下的資安難題，鑽研超導體量子電腦硬體設備的芬蘭新創公司 IQM 聯合創始人兼首席科學家 Mikko Möttönen 開場破題，提醒大家無需害怕量子電腦破解安全系統的未來，因為企業與政府若能事先準備並因應量子電腦所帶來的改變與機會，量子電腦將不會成為安全系統的威脅。
在量子電腦的研發進程上，直至今年 IBM 已推出 53 量子位元（qubits）的量子電腦，並且對外開放使用，Google 也發表論文稱其量子晶片 200 秒的運算量等同超級電腦 10,000 年。Mikko Möttönen 認為未來會有更多 50～100 qubits 處理器推出，量子霸權的門檻也會提升。且由於量子電腦在解決問題上比起傳統運算電腦更快速、更便宜也更精準，因此政府與企業間將開始爭奪量子優勢（Quantum Advantage）並透過量子運算改變市場的營運模式。
若要給量子運算的初步技術成熟給一個期限，Mikko Möttönen 認為未來公鑰加密演算法，如 RSA、橢圓曲線（ECC）等有可能在 15 年後被容錯量子電腦破解，因此企業組織需預先準備，包括去了解後量子密碼學（Post Quantum Crypto, 以下簡稱 PQC）、量子密鑰傳輸（Quantum Key Distribution）等技術，其中也可能會挖掘出量子電腦於相關領域的應用，舉凡化學與製藥領域、製造業、IT、金融業等都有潛在應用市場。而政府則需在科研方面投資並建立起量子電腦產業生態系，並引領 PQC 的研究發展。
超完備量子通訊技術：訊號跑 1,200 公里也不會被竊聽
不過量子運算技術仍是一個新興領域，許多對量子電腦不甚理解的企業，對於備戰量子時代的系統攻擊方法十分陌生，也不一定有頭緒。
銓安智慧科技研發長陳君明點出，其實量子電腦對於對稱式密碼系統（Symmetric Encryption System），也就是加密解密都採用同樣金鑰的加密模式影響較小，如 Grover 演算法能使對稱式密碼系統如 AES 的安全等級減半，如金鑰長度 AES 128 位元變成 AES 64 位元，也就是說，面對量子運算攻擊的防禦上只要改採加倍金鑰長度就可以達到與原先一樣的安全等級。
但是非對稱式密碼系統（即公鑰加密演算法）可能如 Mikko Möttönen 所說，在 15 年後會被量子電腦毀滅，因此包括美國政府正在制定 PQC 的國家標準，歐盟、中國也在制定中，實務上 Google 三年前在 Chrome 上就已使用 PQC 的 NewHope 演算法。陳君明認為企業不應等到最後一刻才開始研究，接下來當美國 PQC 國家標準制定後，業界也推出相對應產品方案後，就是企業組織由現今 RSA 轉向 PQC 的時機。
PQC 是使用現有運算能力的電腦與網路，但仍然有被量子電腦破解的可能，而量子通訊則是更安全的技術。近幾年最著名的案例即是，中國 2 年前成功發射全球首顆量子通訊衛星「墨子號」，能將訊號傳送 1200 公里遠而不會被竊聽，若將來發射多顆衛星即能建立起量子通訊網路。
而在量子通訊的研發上，台灣也不遑多讓，清大前瞻量子科技研究中心在科技部的支持下日前也發表成功實現戶外 4 公里、室內 25 公里的光纖量子加密通訊的測試。清大前瞻量子科技研究中心主任牟中瑜表示，台灣投入量子通訊的研究雖然較晚，但清大技術的優勢是所使用的單光子光源是世界最亮，可產生很高的光子率，因此可傳輸更多的資訊。
最後臺灣大學 IBM 量子電腦中心主任張慶瑞從全球量子技術領袖之一 IBM 的角度談到，臺大是 IBM 在亞洲設立研發中心的三個據點之一，也因為如此，臺大 IBM Q System 分別免費提供 5 qubit 給一般大眾、20 qubit 給學術單位研究學習。
目前臺大 IBM 量子電腦中心持續對企業推廣量子電腦技術，張慶瑞強調因為量子電腦需要各種專業領域人才加入，包括從量子位元、線路、系統架構、軟體、演算法到各領域應用等，所以不該只有物理系的人才進入研究量子運算，其他跨專業人才該趕快進場，才能發展成領域解決方案。張慶瑞最後將台灣優勢鏈結量子相關研發，他說到目前量子電腦雖然發展主軸是超導位元，但其中也有矽的量子位元，而臺大目前也正針對矽量子位元作深入研究，期盼能結合台灣完整的半導體產業，促進量子電腦產業生態系的發展。
（本文提供合作夥伴轉載。）
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