在众多威胁中，我们究竟准备防御哪些？

技术专家、数学家和信息保障专业人士通常已经很好地适应了技术领域的变化。西方安全机构通过截获从电离层反射的无线电信号并分析其携带的信息，试图了解对手的行动。美国国安局启动了波特率信号升级计划，交付了一台超级计算机，用于将加密信息与错误传输的纯文本元素进行比较，使国安局能够破解苏联的许多高级密码。一次又一次，我们的创新保证了我们的安全，但只有在我们准备应对威胁的时候。自20世纪初开始探索的量子信息理论带来了一个令人兴奋但又危险的新前景：解决计算问题的新量子算法迄今为止已被证明是经典计算机难以解决的问题，或者至少在一个有用的时期内是无法实现的。其中一个问题是打破了先进的加密标准，这是现代数据加密的关键支柱。

一个由谷歌和瑞典皇家理工学院的工程师组成的联合研究小组发表了一份研究报告，理论上说，2048位的钥匙在8小时内就断开了，这将花费今天的经典计算机超过3万亿年的时间。抓住了吗？这个理论需要2000万个量子计算机，而现存的最大的量子计算机只有65个量子计算机。他们的研究和许多类似的研究告诉我们，量子技术将对我们的关键系统的安全构成计算史上最大的威胁。它甚至可能在未来的中对我们有用。然而，量子计算机将需要比现在更多的处理能力，如果要用于网络空间操作，则需要更低的错误率。为了迎接这一挑战，世界各地的机构都在争相开发能够实现这一有希望的理论的量子计算机。

美国国家标准与技术研究所目前正在评估60多种用于后量子加密、量子密钥分发和其他安全应用的方法。早期迹象表明，量子技术将提供一种探测、防御，甚至报复未来各种威胁的能力。除了安全性，大多数人都明白量子计算有巨大的潜力，在科学和医学研究领域的应用很容易想象。然而，这种巨大的计算能力也可能被用来破坏我们国家如此严重依赖的经典计算机系统。

量子计算的好处：为未来做准备

我们如何才能在防范对手恶意使用量子计算的同时，为量子计算的好处做好准备？例如，众所周知，尽管MD5和SHA1已经贬值了近十年，但它们仍然广泛地部署在计算机系统中。同样，我们的关键基础设施充斥着单点故障和过时的技术。量子技术无法解决这些问题，它们将被我们对手的量子计算机所利用。对于那些没有参与量子计算机开发的组织来说，准备行动是明确的。我们必须紧急克服无法保证现有计算机安全的问题；如果我们今天不能打破对遗留技术和糟糕管理实践的依赖，未来的量子计算机将毫无用处。随着量子计算技术的进步，我们必须在那些想伤害我们的人采用新技术之前，利用新技术，保持在对手面前。问题是：量子计算究竟有什么好处？这是一个没有好回答的好问题。量子计算对于任何现实世界的应用来说都太不成熟了，我们也看不到它的理论所承诺的好处。不过，我们可以做出一些有根据的猜测。

康奈尔大学应用与工程物理系的PeterMcMahon写了量子计算能力，“我们试图找到一些有用的东西，我们可以用一个短期量子计算机来回答量子引力问题，或者更一般地说，高能物理学，这是无法回答的，例如，我们能在量子计算机上模拟黑洞的模型吗？那有用吗？我们不知道是否能找到什么，但尝试起来很有意思。”
我认为麦克马洪的评论完美地抓住了围绕量子技术的奇迹和好奇心；我们不知道，具体来说，它的应用将是什么，但可能性是令人兴奋的。举个例子，网络防御者每天面临的一个问题：监控数据进出主要依赖于线性模式匹配。传统的计算机以线性形式处理这些模式，即一个接一个地控制每个模式，而量子计算机的非线性处理可以一次观察和计算所有的交通模式，同时更新平台的威胁模型并引入新的交通控制，无需人工干预。虽然所有量子效益只是在技术发展的现阶段理论化的，但智能组织将在未来几年调整其战略，以考虑量子未来。