資訊科技的軍備競賽

科技卓語 | 馮德聰 | 25-05-2017 09:39 | |

有人問,為甚麼各大先進國家拼了命發展量子電腦(Quantum Computer)技術?看起來很不可思議,因這是個燒錢的無底洞,但實際上看不到對國力有多大得益。 但在中國和美國它是國家策略級的研究項目,這是為了甚麼?首先,我們要認識甚麼是「量子電腦」。

現代使用的處理器,建基在 0 和 1 的運算,「斷(電)」就是 0,「通電」就是 1…… 這其實是現代電腦運算的原點。 換言之,今日電腦只有兩種狀態。 「量子電腦」很不同,運算狀態豈止是 0 和 1 !單就運算狀態而言,「量子電腦」已經比傳統的電腦,多出了不同的選項。 我們用傳統電腦,要用「幾百步」運算才能模擬的狀態,在量子電腦中,可能只要跑「一步」,比現在的電腦隨時可能會快幾十至 100 倍以上!

看到這裏,有人會說:「不就是快點? 應該還不值得超級大國們拼命吧?」這又牽涉非常重要的「戰略」問題了:資訊保安和「保密」的嚴重問題!

現代通訊使用的「加密」方式,靠的是「因子分解」類的運算(如:RSA 和 Diffie-Hellman 等金鑰方案),把資訊層層加密。 換句話說,今日的資訊保安是建立在運算能力能夠做到的數學「因子分解」速度的基礎。簡單來說,是用時間或運算能力令破解加密內容非常困難,或用非常長時間。 

舉例,如果 1 個加密內容要用 100 年才能破解,這個便是「有效」的加密方式。 因為 100 年後,加密內容還存在和有用與否已不是問題了,故我們便可以說,這個保密機制是安全的。但當運算速度飛速發展,例如發明了用量子電腦的解密方法,比現存的運算快超過 100 甚至 200 倍時,原本用 100 年才能解密的密碼,現在只需要用 6 個月便解出來……

如果,作為保密協議的因子分解方案是「盾」,量子電腦的運算解密能力就是「矛」。 這個改變了遊戲規則的矛便會把這個保安盾一下子破解了。

第二次世界大戰德軍用來傳遞軍情的加密技術,據說採用少數民族的語言和精密的數式構成,號稱沒有人能夠破解。軍情在大氣電波中傳送,也不怕敵軍攔截,因為即使攔截到,你也看不懂。不過,一旦這保密協議方程式被破解,當中傳送的情報便會赤裸裸呈現出來。 據說,當時盟軍便是因為破解了德軍的密碼,從而掌握到勝利關鍵。 這正正反映一旦有國家掌握量子電腦運算技術,其它國家的機密可能會完全暴露出來,那時候便……

看到這裏,你便會知道,量子電腦和相關的運算法,正是「遊戲規則的改變者(game changer)」。 它們會徹底的改變今日社會的面貌,國家狀況和實力比對。超級大國拼命擠入這個「量子電腦」的大門,為的就是這原因。

從來有矛便有盾,跟量子電腦和運算法「對抗」的,正正是「量子通訊」技術。 通訊可以使用「量子密鑰」加密,利用量子的糾纏特性,加密後信息,並不存在被暗地攔截解密的問題,因為經「量子」加密信息,可以被偵測到有否被竊聽和解密,這個新的「盾」,正是對量子電腦和相關演算法產生之「矛」的高速精密破解下,唯一有效的「盾」。

科技世界「軍備競賽」才剛剛開始,但超級大國已急不及待不斷展示自己的「肌肉」,作為威嚇也好,作為演示也好,好戲才剛剛開始。

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Photo:Mwjohnson0
Source:ezone.hk

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