國防、資安都害怕！當量子位元發展到200個，密碼防線將全面崩潰
量子電腦應用廣泛，從製藥、新材料開發到物流都有可能成為被革命的領域，其中對於密碼學的影響，由於和國家安全息息相關，特別受到各國政府重視，如美國國家標準與技術研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）早在2012年就開始後量子加密專案（Post-quantum crypto project），希望全球專家集思廣益，設計出能夠抵抗量子電腦技術的後量子密碼（Post-quantum Cryptography或Quantum-resistant Cryptography）。
破解RSA超輕鬆
在台灣，主要是業界主導發展，以趨勢科技為例，他們在2018年年初就組成一個六人團隊鑽研量子電腦與密碼學。趨勢科技資安研究群核心技術部資深協理張裕敏指出，「只要量子位元數能增加至200個，威力將會很驚人！到時候『有加密等於沒加密』。」
「量子電腦特別擅長尋找周期，而RSA加密演算法中有周期性，因此能輕鬆地被破解。破解RSA算法是量子電腦發展的目標之一，也是學界、業界和政府投入大量資金進行研發的重要原因之一。」史丹佛大學應用物理系博士候選人陳奕廷在《RSA加密法遇上量子電腦》一文指出。
RSA加密演算法源起於1978年，是學者李維斯特（Rives）、薩莫爾（Shamir）及阿德曼（Adleman）利用分解大質數的困難度，所提出的非對稱性金鑰演算法。
非對稱性密碼的原理是採用一對金鑰，如公開金鑰和私密金鑰（public key and a private key），訊息由其中一把金鑰加密後，再由另一把金鑰予以解密；公開金鑰可以被廣泛發布，而私密金鑰則必須隱密地加以保存。RSA也是目前普及性很高的公開金鑰加密法。
「RSA算法基於兩個質數p和q，它們製造符合條件的公開金鑰（n,e）和私有金鑰（n,d）⋯⋯對於沒有私鑰卻想要破解訊息的竊聽者，他唯一的資訊只有公鑰（n,e）。其中一種破解方式是對n做質因數分解找出p和q，從而推導出私鑰d。」陳奕廷解析。
張裕敏分析，「對稱性密碼（加密與解密使用同一把金鑰，需要傳送和接收雙方均擁有相同的一把金鑰）的安全性，將會從K-bit減半成K/2-bit，例如現在大量使用的高強度加解密法AES（Advanced Encryption Standard）。
不過，和對稱式加密比較起來，量子科技對於採用公鑰與私鑰的『非對稱式』加密，如RSA與橢圓曲線（ECC）等加密演算法，影響最大，所謂的『毀滅性後果』並非危言聳聽。」
｜小辭典｜
橢圓曲線密碼學（ECC）
RSA與新一代的公開金鑰演算法ECC，是目前普遍使用的兩種加密工具，不同於RSA需要較長金鑰，ECC只需使用較短的金鑰長度，就可達到強度效果，所以非常適合智慧卡等環境。
舉例而言，對於電商業者來說，從網站到瀏覽器再到使用者的訊息中，所產生的帳號密碼的機制全都有容易被破解的問題。而對於IC設計業者，若採用橢圓曲線加密，也有很大衝擊。「業界應該要正視這個問題，到了那個時候，業界必須找出需要全新的公鑰密碼算法。」張裕敏呼籲。
從個人到國家的影響
陳奕廷指出，「對於標準的2048位元RSA加密，就算用目前世界上最強的超級電腦：中國的太湖之光，花費等同於地球年齡、也就是46億年的時間都無法破解。RSA演算法安全性高，又只需分享公開金鑰，因此從社交軟體到軍事通訊都有它的蹤影，我們的生活可說是一舉一動離不開RSA。」
不過，目前全球業界的技術要到達200個量子位元還有不少難度，以現在已經被公布的技術來說，包括IBM與Google等科技巨頭，量子電腦的量子位元品質並沒有很好，因此一個量子位元還需要很多個量子位元輔助「除錯」（這個數量目前業界並沒有統一的定論），才能讓錯誤率降低、提升運算精確度，因此理論上所謂的200個量子位元，在實務操作上可能需要成千上萬個量子位元。
也因此，雖然量子電腦在理論上能對非對稱性密碼系統帶來毀滅性影響，但在實務上距那天還非常遙遠，目前業界也難以估計可能發生的時間。不過，從美國的重視還是可看出對國防安全的影響。