最新研究表明，利用22593个猫态量子比特，量子计算机仅需3.14天即可破解RSA2048加密，相关防御标准面临更新。
网络安全的基石建立在名为RSA2048的加密标准之上。该算法通过将两个极大的素数相乘生成长达617位十进制数字的模数，构建起一道坚固的数字屏障，保护着日常软件更新和银行转账安全。想要破译这道屏障，唯一的办法就是找出最初的那两个素数。
早在1994年，数学家Peter Shor就设计出了一种能够呈指数级加速分解大素数的算法，即Shor算法。然而，长期以来人们普遍认为，运行该算法需要数百万个量子比特，硬件制造难度极大。
如今，总部位于巴黎的Alice & Bob公司研究团队在密码学预印本库发表研究，利用一种特殊的“猫态量子比特”对Shor算法所需的硬件资源进行了重新估算。猫态量子比特得名于Schrödinger的猫这一思想实验，其结构由困在微型金属盒中的光子组成。这种特殊的物理构造能够利用波特性呈指数级压制量子计算中最常见的比特翻转错误，仅线性增加相位翻转错误。
如果把比特翻转错误比作开关因干扰被误拨，那么相位翻转错误就像是整个开关底座被颠倒。猫态量子比特的这一特性大幅降低了量子纠错的硬件门槛。
根据谷歌量子人工智能研究员Craig Gidney团队此前的估计，破解RSA2048需要约100万个量子比特。而Alice & Bob公司的最新推算表明，如果采用猫态量子比特架构，仅需22593个猫态量子比特，在3.14天内就能解开RSA2048加密密钥。如果将10台量子计算机连接起来构建610530个猫态量子比特，破译时间将缩短至1.25小时。
研究团队还估算了对比特币加密体系的威胁。破解保护比特币所有权的椭圆曲线加密算法，需要29588个猫态量子比特，耗时约61.8分钟。不过，比特币交易的出块确认时间仅为10分钟，这意味着黑客必须在10分钟内完成计算才能截获传输中的加密货币，目前的技术手段尚无法做到这一点。
目前，全球尚未建造出拥有23000个量子比特的通用量子计算机。加州理工学院工程师目前构建的最大量子阵列包含6100个量子比特，但这仅仅是激光捕获的阵列，而非完整功能的计算机。硬件制造仍需解决极低温控制、芯片互联与系统稳定性等诸多难题。
此外，该推算建立在猫态量子比特能够在100年内不发生比特翻转错误的假设之上。不过，物理学家通过在微型盒中装入11个光子，已成功将平均无错时间延长至44分钟，稳定性提升了数百万倍。
随着硬件技术的进步与算法资源需求的降低，首批具备威胁能力的量子机器可能在2030年代初走向成熟，现有的RSA2048加密标准届时可能面临淘汰。
原文：https://www.sciencealert.com/a-quantum-computer-could-crack-major-internet-encryption-in-just-3-days-study-suggests