谷歌稱實現「量子霸權」 或輕易破解所有密碼

【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。◇