科技巨頭們如何反制來自美國安全局「量子電腦」的安全威脅

據Wired的報導，「稜鏡計畫」的揭露者史諾登上周在Austin西南偏南大會上透過視訊的方法，在會場表達了反制美國國安局竊聽的辦法：他呼籲在場的科技人員，對線路傳輸中的資料進行加密。愛德華表示：以現有的加密技術，美國國安局無法破解這些加密的資訊，科技公司有義務以此保護這些資料安全，「你們都是消防隊員，有必要去修復它們」。

▲D-Wave Systems(圖片來源)

現在，包括Google和微軟在內的科技巨頭開始重視對於資料加密工作。加密工作不僅局限跑在公共網際網路上的要傳輸的資料，還包括那些大型資料中心間，承擔大量網路服務的專有資料通道。此前，就有洩密的政府文件稱，美國國家安全局能侵入這些專有線路，開啟後門監聽資料。不過現在變得不那麼容易了。

當然，Google們還不能高興太早：如果有人破解了當前的加密技術，又會發生什麼？
雖然這不會很快發生，但長遠來看這是一個巨大的威脅。比如正在研究中的量子電腦，其計算儲存的數據對象是量子比特，並使用量子演算法來進行數據計算。量子電腦能做出離散對數運算，能對很小的微觀物質進行計算，它能很快完成傳統電腦需要幾年時間才能完成的運算規模，進而威脅到今天的加密技術。

而美國國安局對量子電腦專案，進行了長達十年的資助，根據洩露的文獻顯示，它們做的事情超出「基礎的、公開的研究」。這些機器可能被用作破解「高級公開金鑰的加密系統」。如果Google要想保護資料不被窺探，就必須探索一種新的加密技術，去反制來自量子電腦的攻擊。

儘管Google並沒有公開回應來自來自量子電腦的攻擊危險，但這家公司已經意識到這一點。Google正在和美國太空總署合作，測試一台名為「D-Ware」的機器，它展示了一定的量子特性。而來自史諾登的警告，證明了Google的遠見，Google正為未來與美國國安局間的軍備競賽，做好準備。

除了Google之外，還有一些新的勢力，在研究「後量子時代」的加密技術。比如一家名叫ID Quantique的瑞士公司。它希望用它們的技術，以其人之道還治其人之身，用量子加密技術抵禦來自量子電腦的攻擊。

這家公司在量子加密系統上的研究超過十年。ID Quantique的CEO Grégoire Ribordy，其專研的加密技術曾用於歐美數家銀行與組織機構的資料保護。他們正在和一些科技巨頭談合作，用於他們私有線路的資訊保護。

ID Quantique正在試驗的量子密碼是一種獨特的創造。它採用光子的獨特性質，透過光導纖維傳輸加密金鑰。在傳統的加密技術中，編碼與解碼通常用一對數位金鑰：一個公開金鑰、一個私密金鑰完成。而量子電腦的運算速度遠超傳統電腦，能透過公開金鑰來破解私密金鑰，實現方法就像做整數的因式分解一樣簡單。但這樣的方法，面對量子密碼時，卻只能手足無措。

另外，從理論上講，量子金鑰是完全私密的。兩台機器間用加密的光子傳輸資訊。如果有人嘗試攔截或破解光子上的資訊，光子的量子特性就會發生變化，入侵者就會被發現並被阻止。根據海森堡不確定性原理，你試圖去讀取量子粒子的行為，這些粒子的行為就會發生改變。

不過目前問題是還沒有可行的技術來實現。其中一個問題是，如果你的光纖長度超過100公里，這項技術就變得不可靠，即便ID Quantique試圖擴大可行的長度，但理論上極限的可行長度為300公里。這可能達不到Google的要求，Google的網路已經遍佈全球。當然，在技術上也可以透過將光纜串列的方式延伸距離，但你需要確保線路連接點之間的實體安全。

諮詢公司SourceDNA的密碼學專家Nate Lawson認為，「量子密碼是一件愚蠢的事情」。要把理論變成現實，就必須要把傳統的技術引入到系統中，比如晶片的邏輯、軟體運行的原理，量子密碼不能存活在真空之中。

Ribordy承認這樣的缺陷，但它覺得系統中的缺口都是可以填補的。在加拿大的量子研究所，Vadim Makarov所在的「quantum hacking」實驗室正在解決這些事情。
另外，還有一些研究人員，提出建立一個新型的古典加密系統，保護帳戶免受量子電腦的入侵。比如新的SHA-3協議，解決了傳統公開金鑰只有一次跳轉的劣勢。此外，研究員Lawson還提出一個更簡單的方法，就是繼續加長金鑰的長度。

正如在Google的世界中，它正在不斷地增加金鑰的長度，來防禦傳統電腦計算能力的進步。儘管目前來自量子電腦的攻擊還遙遙無期，但一旦量子電腦的取得一定的進展，Google需要對基礎設施的升級則需要幾年時間。因此，Google要想與美國國家安全局之間的對弈中取得先手，其在基礎架構上的升級工作現在就需要開準備了。