量子計算嚴重威脅傳統(tǒng)加密算法，如RSA，其安全性基于大數(shù)因數(shù)分解難題。但量子計算機通過Shor算法能快速破解，導致私鑰泄露。ECC和DSA等算法也面臨類似風險。Shor算法挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)加密體系，需尋找新的量子安全算法應對。此外，量子計算或發(fā)現(xiàn)防火墻漏洞，實現(xiàn)繞攻；或產(chǎn)生新攻擊手段，使入侵檢測系統(tǒng)失效，威脅信息安全基礎設施。加密通信協(xié)議在量子計算環(huán)境下同樣脆弱，SSL/TLS等協(xié)議中的加密算法易受攻擊，通信可能被破解，且協(xié)議的握手過程和密鑰交換機制也可能被破壞，影響通信雙方安全協(xié)商密鑰。因此，量子計算對信息安全構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。

在量子計算技術的迅猛發(fā)展下，傳統(tǒng)信息安全體系正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與變革。這種變革不僅體現(xiàn)在加密技術的更新迭代上，更深入到通信協(xié)議、基礎設施乃至整個信息安全策略的全方位重塑。后量子加密技術的深度探索是其中的重要一環(huán)，其中量子密鑰分發(fā)（QKD）技術作為量子安全通信的基石，其研究已深入到實際應用層面，不斷優(yōu)化并嘗試與經(jīng)典通信網(wǎng)絡融合。同時，基于格的加密算法，如NTRUEncrypt和NewHope，也在不斷創(chuàng)新發(fā)展，為構(gòu)建更復雜的量子安全系統(tǒng)提供了可能。除了這些，還有基于編碼、多變量和哈希函數(shù)的加密算法也在快速發(fā)展，為構(gòu)建多元化的量子安全加密體系提供了豐富的選擇。

量子安全通信協(xié)議的全面升級也是變革的重要方面。通過深入研究量子糾纏和不可克隆性等量子特性，可以設計出更加高效、安全的量子通信協(xié)議。同時，量子認證和簽名協(xié)議也繼承了經(jīng)典認證和簽名的基本功能，并通過引入量子特性，顯著提升了安全性。為了促進量子安全通信協(xié)議的廣泛應用，制定統(tǒng)一的標準和規(guī)范，加強不同量子安全系統(tǒng)之間的互操作性，也是當前研究的重要方向。

在量子安全基礎設施方面，需要設計新的網(wǎng)絡架構(gòu)和協(xié)議以支持量子安全通信，這包括量子信道的布局、量子路由器的設計、量子交換機的實現(xiàn)等關鍵環(huán)節(jié)。同時，自主研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的量子安全芯片也是關鍵，這些芯片將廣泛應用于加密、解密、密鑰管理、身份驗證等場景。此外，量子態(tài)的脆弱性使得量子信息的存儲和傳輸成為技術難點，需要深入研究量子糾錯編碼、量子中繼等技術，以實現(xiàn)量子信息的長距離、高保真度傳輸和長期穩(wěn)定存儲。

為了應對量子計算對傳統(tǒng)信息安全的沖擊與變革，需要采取一系列全面且細致的應對策略。

首先，在技術與研發(fā)層面，政府與科研機構(gòu)應聯(lián)合投資，設立專項基金以支持后量子加密技術的深入研究。這些資金將用于購置先進研發(fā)設備、組建跨學科研究團隊，并鼓勵企業(yè)參與，共同推動技術成熟。通過建設專門實驗室，并組織數(shù)學、計算機科學、物理學等領域的專家共同攻克技術難題，加速后量子加密技術的研發(fā)進程。同時，積極推動后量子加密標準的制定與推廣，參與國際標準制定機構(gòu)的工作，確保我國在國際舞臺上的話語權(quán)，并制定符合我國國情的國內(nèi)標準，通過舉辦培訓班、研討會等方式推廣標準應用。

其次，在信息安全基礎設施的升級與改造方面，逐步引入量子安全技術，制定詳細的升級計劃，并優(yōu)先關注金融、政府等關鍵領域的信息安全基礎設施。建立后量子安全技術示范項目，通過實際應用驗證技術的可行性和有效性。同時，對現(xiàn)有信息安全系統(tǒng)進行全面的安全評估，識別潛在的量子攻擊風險點，并進行針對性的升級和改造，以提升系統(tǒng)的整體防御能力。加強系統(tǒng)監(jiān)控和預警機制的建設也是必不可少的，通過引入先進的監(jiān)控技術和預警模型，提高系統(tǒng)的應急響應能力。

此外，在人才培養(yǎng)與教育方面，應加強量子安全教育與培訓。在高校和科研機構(gòu)中開設量子安全相關的專業(yè)課程和培訓項目，組織專家學者進行巡回講座和培訓，提高信息安全從業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)和技能水平。同時，通過在線課程、培訓教材、科普文章等多種方式普及量子安全知識，提高全社會對量子安全的認識和重視程度。

最后，在國際合作與信息交流方面，應與國際上在量子計算與量子安全領域具有領先地位的國家和地區(qū)建立長期穩(wěn)定的合作關系。通過簽訂合作協(xié)議、共建研發(fā)機構(gòu)等方式，共享最新的研究成果和技術進展。鼓勵國內(nèi)科研機構(gòu)和企業(yè)與國際同行開展聯(lián)合研究項目，共同研發(fā)后量子加密技術、量子安全通信技術等。同時，定期舉辦國際性的量子計算與量子安全學術會議和研討會，促進學術合作和技術創(chuàng)新。

面對全球性信息安全挑戰(zhàn)，應與國際社會共同制定應對策略和措施，形成共識并推動相關政策的制定和實施。建立信息共享機制也是關鍵一環(huán)，應及時分享量子計算與量子安全領域的最新動態(tài)和威脅情報。最終目標是與國際社會共同推動量子計算與量子安全技術的和平利用與發(fā)展，為人類的共同福祉做出貢獻。

量子計算威脅傳統(tǒng)信息安全，但也帶來變革機遇。通過發(fā)展后量子加密、升級基礎設施、加強教育培訓及國際合作，可有效應對威脅，推動信息安全創(chuàng)新。未來，量子計算技術將助力信息安全領域迎來更廣闊的發(fā)展前景。

來源：《網(wǎng)絡安全和信息化》雜志

作者：林成杰  祝峰  遲吉鳳

（本文不涉密）