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谷歌稱實現「量子霸權」 或輕易破解所有密碼

2019年1月消費電子展(CES )期間,IBM 展示的量子電腦 「Q System One」。( David Becker/Getty Images)
2019年1月消費電子展(CES )期間,IBM 展示的量子電腦 「Q System One」。( David Becker/Getty Images)

【記者高杉/編譯】谷歌(Google)在量子電腦的領域有所突破,即將取得「量子霸權」(Quantum Supremacy)的地位。這使科技界意識到量子電腦運算,可非常迅速地破解銀行和國防領域等最機密密碼,全面威脅到金融和軍事網路安全,虛擬加密貨幣——比特幣的股價也因此單日暴跌15%。

量子電腦超越了傳統電腦的局限性。傳統電腦用簡單的二進制0與1位元(bit)來儲存資訊,而量子電腦最基本的運算單元是量子位元(qubit),可採用量子疊加原理(quantum superposition)及量子糾纏特性(quantum entanglement),可將0或1、0與1相互疊加,能快速處理極為複雜的運算,被稱為「下個世代運算工具」。

據金融網路分析商Tradingview於9月24日公布的數據,全球加密貨幣主要交易所幣安(Binance),當日比特幣在不到一小時內從9,352.89美元跌至約7,800美元,最後收於8,568美元。在暴跌前有技術報告公布指出,谷歌的「量子霸權」電腦不久將能輕易破解256位加密。256位加密目前還無法被超級電腦輕易破解,因此還算是「固若金湯」。

近10年來,谷歌致力於發展人工智慧(AI)、量子計算和「人形」機器人等技術。許多觀察人士將這一領域稱為「天網」(Skynet) ,它出自1984年的電影《魔鬼終結者》(The Terminator)。

美國國家航空暨太空總署(NASA)近日發表了一篇科學論文,透露谷歌藉由一台53量子位元(53-Qubit)的量子電腦(Quantum Computer)成功取得「量子霸權」。超級電腦需耗費1萬年的運算任務,這台量子電腦只需要200秒就能完成。

除了谷歌之外,微軟(Microsoft)、英特爾(Intel)、IBM等科技巨擘也投入量子運算的研究,IBM日前宣布推出53量子位元的量子電腦,但目前量子電腦的穩定性仍有待開發,易受到熱能、電磁輻射等外在環境干擾,還必須將處理器放在絕對零度(零下273攝氏溫度)的環境。

儘管一台53量子位元的量子電腦可以在幾秒鐘內破解任何53位的密碼,而比特幣交易目前是受256位加密的保護,但據《財富》雜誌報導,谷歌量子電腦的量子位元數預估以每兩年翻倍的速度發展,2020年可達到100個量子位元、2022年則可超過400個量子位元,屆時能超速破解所有加密貨幣。

美國國防部資訊系統局(DISA)在今年3月透露,量子電腦的量子位元能擴展到512、1,024和2,048位元的範圍,可導致目前美國軍方最高層級的密碼被破解。DISA正依靠美國國防部的「其他應對部門」(Other Transaction Authority),加快發布先進網路安全加密模型,以防止量子電腦對現有加密模型進行駭客攻擊。

改變傳統運算方式

IBM副總普列文(Fletcher Previn)在今年3月於巴爾的摩舉行的AFCEA TechNet Cyber技術網路會議上敘述了量子運算所面對的挑戰:「這是一種與傳統的演算法完全不同的方法,演算法是目前所有電腦運作的基礎。但很可能在過去的時光中,我們一直在用錯誤的計算方法寫程式。量子理論更接近於自然界的運算方式。」

位於加拿大溫哥華的「D-Wave」 公司是全球最早製造量子電腦的公司,該公司一款名為「D-Wave II」 的處理器,含 2 千多個超導量子位元,計算速度比超級電腦快1億倍。

不過,「D-wave」公司此前曾多次宣布製造量子電腦成功並打破運算紀錄,均遭到外界質疑。美國New Scientist網站2014年1月15日的報導指出,D-Wave公司量子電腦的超速運算宣傳有待商榷,該篇文章標題叫做〈Google購買的D-Wave量子電腦沒有通過量子加速測試〉。

中共競逐量子霸權

與此同時外界也關注到,北京正在加速量子電腦的研發。中共總書記習近平要求在2035年實現「國防和軍隊現代化」,並在2050年實現世界一流軍事大國。為了達到這一目標,中共2019年的軍費開支成長7.5% 。但同時,中共在技術研究方面的預算提高13.4% ,並且主要集中在人工智慧、量子計算和類人機器人的研發。

2018年初,中國的物理學家宣稱,透過實現18量子位元的量子糾纏特性,中國將成為第一個實現「量子霸權」優勢的國家。中國的物理學家還宣稱,在量子電腦實現了18量子位元(18 -Qubit)的量子糾纏時,他們仍然能夠控制每個量子位元,從而創造了量子計算的紀錄。但在谷歌公司近日公布了53量子位元量子電腦的成果之後,北京還沒有提出任何評論。◇