量子电脑在运算上远比传统电脑强大，也因此在量子电脑问世后，人们对许多事情的看法都出现了转变，像是过往被认为几乎是不可能破解的 RSA 2048 加密，理论上当量子电脑成长至一定阶段，破解便会成为可行选项，于是剩下的问题便在于——什么时候会发生？
在过去的研究中，考量到量子位元系统中的噪音（nosie）问题，科学家普遍认为量子电脑要发展至能够破解现今常见的 2048 位元加密，还得需要数十年以上的时间，但在最近 Google 圣塔芭芭拉员工 Craig Gidney 和瑞典皇家理工学院（KTH）Martin Ekera 的努力下，这个时间点有可能将大幅提前。
RSA 加密算法
RSA 加密算法在公开金钥加密和电子商业中被广泛使用，这种建立在暗门函数（trapdoor function）基础上的加密方式，主要是透过对极大整数进行质因数分解的困难，让电脑得花费太长时间运算，以致于破解变成一种“不可行”的选项进而达到加密效果。
但究竟数字得多长才有足够安全性？为了确认 RSA 金钥长度的长度安全性，美国研究相关技术的 RSA Security 曾在 1991 年公布 8 个巨大合成数（composite number）并提供奖金开放大众进行分解挑战，这 8 个合成数量级分别为 RSA-640、RSA-704、RSA-768、RSA-896、RSA-1024、RSA-1536、RSA-2048，截至目前为止，成功被分解的只有到 RSA-768 阶段（2009 年），后续 4 个合成数并未有人挑战成功。
*后方数字为合成数写成二进制时的位元数，以 RSA-768 为例，这代表该合成数有 768 个位元，以常用的十进制来看则有 232 个数字。
以目前来说，RSA 金钥通常会在 1,024~4,096 位元间，由于科学家认为传统电脑不太可能破解超过 2,048 位元的 RSA 加密，2,048 位元金钥可以说是凭证认证机构最常见的加密形式。
然而量子电脑的存在一直都带来些许疑虑。1994 年时，美国数学家 Peter Shor 便曾提出一种量子算法，证明量子电脑能够在远胜传统电脑的速度下进行对数运算，物理学家也曾在 2012 年时成功使用 4 量子位元的量子电脑分解 143，并在 2014 年时以同样的设备分解 56,153。
在这种进步速度下，人们很容易就会认为量子电脑很快就会赢过最好的传统电脑，但事情实际上并非如此。
量子运算在实践阶段远比理论要困难许多，原因之一就是量子位元系统中的噪音问题，目前最佳的解决方法是使用大量额外资源进行错误更正，然而目前技术无法提供足够的量子位元进行更正，因此噪音的干扰可说是无可避免。
考虑到纠错会大幅增加运算所需的资源，2015 年时研究人员估计，量子电脑需要 10 亿个量子位元才有机会破解能 2,048 位元金钥，做为参考，现在最先进的量子电脑约有 70 个量子位元。安全专家因此推断，在量子电脑对 RSA 加密造成威胁之前，人们还有好几十年的时间可以安心。
当然，就像传统电脑的发展历程一样，量子电脑的进展可能会十分快速，但 70 与 10 亿仍有相当明显的差距，即使再乐观也明白这得花上一些时间。
但如果，是 70 与 2,000 万呢？
改良的秀尔算法
这便是 Gidney 和 Ekera 所做的事。在 Shor 提出的“秀尔算法”（Shor’s algorithm）中，模指数运算（modular exponentiation）可以说是需要耗费最多资源的操作，而 Gidney 和 Ekera 成功找到许多改善方法大大减少了运行算法所需的资源。
▲ RSA 演算是现在最广泛使用的非对称加密法。（Source：shutterstock）
透过使用改良后的算法，两人估计量子电脑破解 2,048 位元金钥所需的量子位元数将从 10 亿降低至 2,000 万，Gidney 和 Ekera 推算，这样的设备只需要大约 8 小时就能破解 2,048 位元金钥。
相较起 70，2,000 万仍是相当大的数字，要能建造出 2,000 万量子位元的量子电脑，以目前看来仍是遥远的梦想。但《麻省理工科技评论》（MIT Technology Review）认为，相关专家应该问自己的问题是在他们想要保护资讯的 25 年内，这样的设备是否有机会成为可能。
如果答案是“是”，那么他们便需要一种新的加密形式。
实际上，安全专家已经开发了“后量子密码”（post-quantum codes），即使使用量子电脑也无法破解，因此可以说，现在确实有保护数据免受未来量子电脑攻击的方式，但这些代码并未作为标准使用，多数-和企业仍以传统加密法保护机密资讯。
对普通人来说，RSA 金钥被破解的风险并不大，多数人只会在网络传送信用卡等个人资讯时接触到 2,048 位元加密，即使这些交易纪录在 25 年内外流，人们也不会损失太多东西，但对-或军事机构来说，它们现在传送的资讯或许在 25 年内仍相当重要。如果这些消息还是以 2,048 位元金钥加密或类似方式发送，那么这些组织确实应该开始担心。
- How a quantum computer could break 2048-bit RSA encryption in 8 hours
（首图来源：shutterstock）
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