数学、加密和量子计算

我是斜杠青年，一个热爱前沿科技的“杂食性”学者！

随着量子计算机越来越接近现实，安全性将如何跟上？

你是否担心有人收听你的电话、阅读你的电子邮件或观看你的视频聊天记录？

互联网改变了通信的面貌，以及通信如何被盗、监视或操纵，随着技术的发展，保护自己总是变得更加困难。未来，随着量子计算机的诞生，这将变得更加困难，量子计算机将非常强大，将使我们现在使用的安全性看起来只是小儿科。

但值得庆幸的是，对网络安全进行的大量研究，复杂的数学是我们无形的保护者。这是密码学领域——安全通信的研究。

互联网通信很难确保安全，至少很难确保你与他人或系统的通信。

“互联网的问题在于，这不是现实。你正在和你认为你认识的人交谈，但实际上你可能正在遭遇骗子。”

在这种情况下，需要采取额外的步骤来确保识别是正确的——这就是加密发挥作用的地方。

加密

就像小时候玩的密码游戏一样，如果两个人和另外两个人单独共享一个秘密密码来识别对方，那么虚假信息不太可能通过验证。如果该消息在经过途中编码，并且只有接收方知道密码，则消息将受到进一步保护。

加密工作方式类似。发件人和接收方都有特殊的密钥来识别消息是否来自正确的来源并到达正确的目的地。消息被写入并发送，但内容被扰乱并变得不可读——即密码。只有当接收方拥有第二个密钥时，消息才能翻译。

这些密钥是算法的集合，根据需要，它们可以是单个密钥或两个不同的密钥。不对称加密有两个不同的密钥；一个是许多人可以使用的公钥，它将数据分解为密码。第二个密钥不共享，但仅由一个人或系统持有，它负责读取编码数据并将其翻译成我们可以理解的内容。

众所周知的不对称RSA加密以它们的发明者Rivest、Shamir和Adleman命名，首先将消息转换为整数，然后向电源生成消息/整数，这是公钥。计算是模为长整数N，其分解仅供接收者知道。RSA的安全性取决于分解长整数的难度。

例如，当数字很长时，240位数字，有如此多的整数组合来生成代码，需要长达800年的计算能力才能破解。

所有这些都发生在幕后，可用于存储或发送机密信息，这样人们就不会窃取或窃听。

这提供了某种保密性。

但是，如果我们有一台更快的量子计算机呢？

计算机越快，就越容易破坏加密。

“密码学实际上总是试图与发展保持同步，你实际上可以[看到]量子世界正在发生的事情。”

“用于当前经典公钥加密的Factorization在量子计算机上很容易[破解]。分解很简单。

“你可以在量子上分解长整数并打破RSA。这很容易。

“所以现在科学家正试图设计密码学，用于抵抗量子计算。”

需要使用其他数学方法来绕过量子计算机将拥有的纯粹的“大脑”力量，而不是使用整数分解。用于构建抗量子加密的数学工具之一是数字几何或格理论。

在这种情况下，构建了一个数学格，其中加密密钥移动格点（或消息）的方式，如果你知道匹配的密钥，则可以轻松解密。如果你不这样做，那么解密是困难的，相当于在格中找到最短的向量。

“对于二维空间来说，在格中找到最短的向量相对容易，但如果空间的大小是数百或数千，这个问题就会突然变得非常困难，量子计算机不会在[没有密钥就能破解它]。”

“这就是我们跟上技术演变的方式，因为如果量子计算机发生，它们可能是下一件大事。”

但还没有一种强大的方法来测试安全性——我们必须依靠数学理论，因为甚至在我们拥有量子计算机之前就需要建立框架。

这些代码基于数学，逻辑不会改变，逻辑框架仍然可以提供坚实的安全协议，该协议将在未来的量子计算机中实现，因为逻辑本身可以进行彻底测试。

无论如何，保护我们数据安全的无形数学在量子计算的未来将和现在一样重要。

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