【本報綜合外電報導】量子電腦有朝一日恐能破解保護數位通訊的主流加密技術，這天被稱為「Q日」（Q-day），屆時全球軍、經安全可能出現天翻地覆改變，美、中等大國正為此努力搶占先機。

路透社報導，加拿大網路安全公司Quantum Defen5e（QD5）今年2月警告美國國防部，美國的機密－或者說所有人的祕密－正處於暴露風險。

QD5執行副總裁孔茲（Tilo Kunz）告訴負責保護美軍通訊的美國國防資訊系統局（DISA），全球可能最快在2025年達到「Q日」，屆時遠比當今最快超級電腦還強大的機器，將可破解幾乎所有現代通訊的密碼。

根據美國國防資訊系統局公布的會議錄音，孔茲還說各國都在努力竊取數據，想先截獲訊息留待「Q日」後再解碼，即所謂「先蒐密再破譯」。屆時各國軍方將發現己方長年計畫和情蒐暴露在敵人面前、企業的智慧財產遭竊、民眾的健康紀錄被公諸於世。

孔茲說：「不是只有我們在蒐集資料，也不是只有我們想在未來破解這些東西…所有被傳到公開網絡的資料都有風險。」

圖／記者張睿杰

美國聯邦調查局（FBI）局長瑞伊（Chris Wray）今年9月曾說，中國的「駭客計畫比其他大國加起來還要龐大」；中國國家安全部也在9月時的一份報告指控美國國家安全局（NSA）有系統地攻擊以竊取中國資料。

關於「Q日」何時來臨，各方看法不一。量子運算仍處於相對早期階段，目前僅打造出處理能力有限且容易出錯的小型量子電腦。有些研究員估計，「Q日」可能要到世紀中葉才會到來。

沒人知道誰能先一步到達「Q日」。一般認為美、中是這個領域的領先者，許多專家覺得美國仍占上風。

在掌握量子運算的競賽持續進行之際，保護關鍵資料的戰爭也已開打：美國及其盟友正在研議名為「後量子密碼學」（post-quantum cryptography）的新加密標準，也就是連量子電腦都難以破解的密碼。中國也努力開創量子通訊網絡，研究人員稱這種技術理論上不可能被駭客入侵。

量子位元是量子電腦最基本的運算單元，為使量子位元能運用，量子必須達到量子疊加和量子糾纏狀態。以丟硬幣比喻，硬幣分頭像（1）或反面（0）就如傳統的位元，而疊加和糾纏特性使量子位元不像傳統電腦位元只能為0或1，而是能同時為0與1，這使量子位元運算能力大增，得以進行當今超級電腦都做不到的運算。

圖／記者張睿杰

商界諮詢顧問預測，量子運算能力在2030年代中期將能帶來數千億美元額外收入，有些人甚至預測在量子電腦時代來臨前，量子技術進步將大幅提高某些軍事裝備的性能。

澳洲量子技術公司Q-CTRL創辦人兼執行長畢爾考克（Michael Biercuk）說，量子技術「在21世紀帶來的變革，可能相當於人們19世紀開始用電」。

當今許多通訊是用「公開金鑰基礎建設」（PKI）來保障安全，這套系統開發於1970年代，目的是執行大規模加密。

PKI讓網路經濟和開放的電信系統得以興起。電郵帳號和網路銀行的密碼、安全的通訊平台，全都要靠這套系統，對許多政府和國家安全通訊來說也很重要。

畢爾考克解釋，PKI提供的安全本質上是把資訊藏在一道非常艱深的數學題後面，而創造並管理這道難題的最常見演算法稱為RSA。未來可能出現的變化是，量子電腦不費吹灰之力就可以解開這些難題。

他說：「如果這道數學題對一台電腦來說不是很難…（資料）就全都有風險了。」

新華社曾報導，中國國家主席習近平2020年向高層官員演說時強調量子技術的「戰略價值」。在他治下，中國訂定主導量子科學的明確目標；有些人估計，中國在量子研究上支出的經費也比其他任何國家都多。

圖／記者張睿杰

麥肯錫顧問公司（McKinsey & Company）今年4月發布的報告估計，中國宣布用於量子研究的資金累計已達153億美元，是美國37億美元的4倍以上。

中國量子技術研究的重要推手之一是中國科學院院士潘建偉，他在維也納師從諾貝爾物理獎得主吉林哲（Anton Zeilinger）並攻讀博士，後來轉往德國海德堡大學（University of Heidelberg），於2008年返回中國。

潘建偉在中國領導的團隊於2016年發射全球首顆量子通訊衛星「墨子號」；隔年，他的團隊和研究員用墨子號連結北京與維也納，舉行全球第一場量子加密遠程會議。

雖然中國明顯是官方出資較多，一些研究人員認為美國擁有私人企業的技術創新人士、政府實驗室、大學研究員和合作盟友，因此在整體量子領域仍然領先。此外，美國政府也準備限制美方對中國量子能力方面的投資。

美國總統拜登今年8月簽署行政命令，下令財政部督導美方在量子科技、半導體與人工智慧等領域的投資。行政命令的附件將中、港、澳列為關注地區，可禁止美企投資中國的量子技術和設備生產。

保護數位機密面臨的一項挑戰，在於無論「Q日」何時到來，量子密碼破譯者都不太可能宣布自己有所突破，反而會三緘其口，以便盡可能長久利用這項優勢。

孔茲告訴美國國防資訊系統局，密碼被破解時「我們未必知道」，還說「我們可能要吃點苦頭才會發現…但可以預期的是，密碼一定會被破解。」

圖／記者張睿杰