後量子密碼學

後量子密碼學 ( 縮寫 ： ） ， 又稱抗量子計算密碼學 ， 是密碼學的一個研究領域 ， 專門研究能夠抵抗量子計算機的加密算法 ， 特別是公鑰加密 （ 非對稱加密 ） 算法 。 不同於量子密碼學 ， 後量子密碼學使用現有的電子計算機 ， 不依靠量子力學 ， 它依靠的是密碼學家認爲無法被量子計算機有效解決的計算難題 。 時至2021年 ， 計算機與互聯網領域廣泛使用的公鑰加密算法均基於三個計算難題 ： 整數分解問題 、 離散對數問題或橢圓曲線離散對數問題 ， 如DH 、 ECDH 、 RSA 、 ECDSA 。 然而 ， 這些難題均可使用量子計算機並應用秀爾算法破解 。 雖然人類目前還不具備建造如此大型量子計算機的科學技術 ， 但其安全隱患已經引起了學術研究者和政府機構的擔憂 。 許多密碼學家都在未雨綢繆 ， 研發全新的公鑰加密算法以應對將來的威脅 。 自第一屆後量子密碼學大會 （ PQCrypto ） 於2006年開辦以來 ， 本領域的研究工作愈發活躍 ， 已成爲學術和業界的關注焦點 。 目前 ， 許多學術機構 、 政府機構 、 互聯網公司都在開展研究 ， 例如美國國家標準技術研究所 （ NIST ） 、 （ ETSI ） 、 、 谷歌 、 微軟等 。 在公鑰加密方面 ， 後量子密碼學的研究方向包括了 、 容錯學習問題 （ LWE ） 、 、 、 編碼密碼學 （ Code - based Cryptography ） 與 。 密碼學家認爲 ， 基於這些計算難題有望構建出不受量子計算機的威脅的公鑰加密系統 ， 替代現有的方案 。 除了公鑰加密 ， 量子計算機也威脅對稱加密算法和散列函數的安全 ， 如AES 、 SHA等 。 但相比公鑰加密面臨的威脅而言 ， 這一問題並不嚴重 。 藉助量子計算機 ， 格羅弗算法 （ Grover's algorithm ） 可將暴力破解的難度從次嘗試降低到次嘗試 。 這樣 ， 128位加密 （ 密鑰空間 ） 的安全性就變爲64位 。 但只需將密鑰長度提升一倍 （ 如使用256位加密 ） 即可抵抗這類攻擊 。 因此面臨量子計算機的威脅 ， 公鑰加密需要重新設計 ， 對稱加密則並不需要大幅度的修改 。 爲了推動標準化 ， NIST在2017年向公衆徵集後量子密碼方案 ， 並最終收到了各學者提交的共69個設計 。