中美角逐量子時代的通信安全技術

中國在「量子加密通信」的實用化方面領先。美國國家標準與技術研究院也正從全球徵集量子計算機也難以破解的新密碼,推進標準技術的篩選,美預計2021年內敲定美國的標準密碼。

美國微軟(Microsoft)與美國亞馬遜雲科技(Amazon Web Services,AWS)等共同開發了即使在量子計算機普及的情況下仍能實現安全通信的軟體。目的是將下一代高速計算機也難以破解的密碼用在今後的通信領域。中國也正在加快確立安全的通信技術。美國大型IT企業則通過合作,力求在全球掌握主導權。

在電子商務和加密資産(虛擬貨幣)等的通信領域,一般會將加密軟體嵌入瀏覽器,在用戶並不知情的情況下自動加密信息。密碼以破解需要大量時間的數學問題作為安全性的依據。

不過,量子計算機能高效破解現在的密碼。如果性能提高,有可能數小時即可破解。

4種候選標準密碼

美國國家標準與技術研究院(NIST)正在從全球徵集量子計算機也難以破解的新密碼,推進標準技術的篩選。目前,4個團隊留在最終候選名單中,除了美國高通、美國英特爾等之外,日本NTT的技術也被部分採用。計劃在2021年內敲定美國的標準密碼。

不管哪種密碼入選,都必須支持對通信進行加密的標準「TLS(安全傳輸協議)」。此次,開發出在新密碼和通信之間發揮橋樑作用的軟體的是加拿大的滑鐵盧大學 (University of Waterloo)、微軟、亞馬遜雲科技和美國IBM等的團隊。

該團隊結合4個最終候選與此次開發的軟體,測試了易用性。發現3種候選的加密和復原處理時間與此前採用密碼的通信基本相同。評估結果將與美國國家標準與技術研究院共享,這將有助於密碼易用性的判斷。

關於通信標準的評估,研究者等以個人身份參加的互聯網相關標準化團體將最終做出判斷。一旦美國的標準密碼敲定,打算針對能否作為標準軟體使用提出建議,確認安全性是否存在問題。

隨著量子計算機的普及,需要修改通信標準的範圍廣泛。IT企業將讓用戶在現有的瀏覽器上使用新密碼,個人也需要更新程序。

據稱,美國谷歌利用瀏覽器「Chrome」實施了採用量子計算機都難以破解的密碼的試驗。滑鐵盧大學的準教授Douglas Stebila 預測稱「自2022年下半年開始,主要瀏覽器將以測試版支持使用新密碼的安全傳輸協議,到2023年下半年起將正式支持」。

中國將採用其他方式

據美國調查公司Inside Quantum Technology的預測顯示,採用量子計算機也難以破解的密碼的軟體和設備的全球市場規模到2024年達到1億4500萬美元,2028年達到39億美元。

一方面,中國則在「量子加密通信」的實用化方面領先。這是將量子的物理屬性作為安全性依據、不可能被他人偷窺的不同的加密通信方式。設想應用於交換防衛和金融等重要信息的領域。

不過,Douglas Stebila準教授表示,這種通信「需要特殊的硬體,難以替代每天都利用的現在的密碼技術」。中國顯示出的看法是與美國IT企業主導的通信實現分棲共存。

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