此时此刻,在互联网上传输的加密数据中,可能有一部分正被某人悄悄复制并存储在服务器中。即便现在无法破解也无所谓,因为他们的算盘是:等约10年后量子计算机商用化时,再一并破解。
这种攻击方式被称为**“现在截获,未来解密(Harvest Now, Decrypt Later)”**。像支付数据这类价值长期存在的信息,越容易成为攻击目标。
中国似乎是世界上最早、最强烈地对这一威胁做出反应的国家。
我们在第1至3篇中探讨过的新经济资产,即AI模型、机器人工厂以及超级节点所产生的数据,最终也无法摆脱这一威胁。
无需解密的加密方式:一次一密
中国所采用的概念是**“一次一密”(One-Time Pad)加密方式**。这种方法是在发送消息时,每次都使用全新的随机密钥,且仅使用一次即作废。理论上,无论多强大的计算机都无法破解它。问题在于如何安全地“分发”这个密钥。因为一旦密钥在传递过程中被窃听,一切就失去了意义。这意味着,无论加密多么完美,如果密钥在传递过程中泄露,那么加密也就形同虚设。
于是,量子密钥分发(QKD)登场了。QKD是将信息加载在光的最小单位——光子上进行传输的方式。如果有人试图在中间悄悄窥探,光子的量子状态本身就会发生改变。这意味着接收方可以立即察觉到存在窃听行为。这并非直接加密数据的技术,而是以一种无法被察觉的方式分发加密密钥的技术。
总结来说:一次一密是“用一次即作废的完美加密”这一理论,而QKD是将用于该完美加密的密钥安全分发、使其无法被窃取的实际技术。只有理论与技术相结合,才能在实战中发挥作用。
从“墨子号”开始的十年计划
中国在2016年发射了世界首颗量子通信实验卫星**“墨子号”**。
次年,中国建成了连接北京和上海的2000公里量子通信干线,该干线采用了设置32个“可信节点(trusted node)”作为中继站,分段重新生成并传递密钥的方式。
由于光子在光纤中长距离传输会被吸收或散射,为了实现长距离通信,不得不采用这种结构。这条干线从一开始就被用于连接政府机构和银行。
不过,这种可信节点结构也存在弱点。
每个中继站必须将量子密钥暂时转换为普通(非量子)信号再传向下一路段,有观点指出,在理论上,数据仍有可能在该中继站被拦截。与其说是完美的安全性,不如说是为了克服距离限制而做出的现实妥协。
2018年,中国利用“墨子号”成功实现了北京与奥地利维也纳之间7600公里的洲际量子加密通信,进行了75分钟的视频会议,并传输了2GB的数据。该实验由中国科学院、中国科学技术大学和奥地利科学院的研究人员共同参与。
近期,技术正向降低成本的方向演进。去年公布的超小型卫星“济南-1”比“墨子号”轻10倍,成本降低了45倍。通过该卫星,中国成功向南非斯泰伦博斯大学传输了量子加密密钥。这证实了仅靠一颗卫星就能将密钥传输到地球另一端。由于卫星方式无需经过多个可信节点,因此作为弥补光纤干线弱点的替代方案而备受关注。
计算速度更进一步:祖冲之3.0
不仅是在通信领域,计算领域也取得了进展。
中国科学技术大学开发的105比特超导量子计算机“祖冲之3.0”,在特定运算中被认为展现出了比现有最强超级计算机快1000万亿倍的速度。今年3月,该芯片系统已走出实验室,投入实际商业服务。由总部位于合肥的中国电信量子集团和国盾量子共同部署。
这里有趣的一点是,这一发布释放了一个信号:通信基础设施(QKD)和计算基础设施(量子计算机)正在同一个国家同时迈向商用化阶段。
阻止窃听的技术,与未来可能破解加密的技术,正在同一个国家内并肩成熟。手握“矛”与“盾”的一方,随着时间推移自然会占据优势。若以**先铺设“盾”(QKD)再培养“矛”(量子计算机)**的顺序来看,这似乎是一种先保护好自己,再积攒突破对方防御力量的战略。
上海发出的量子信号
上海最近的案例展示了这些基础设施的实际用途。
上海市金融监管局在9月份发布了旨在提高银行及保险业科技金融效率的方案,其中明确将量子计算列为利用先进计算技术的领域。其结构是:区块链用于数据共享和交易记录管理,物联网用于现场信息收集,量子计算则分配给需要复杂计算的金融业务。
虽然这并非允许特定加密货币交易,目前仍处于试点阶段,但金融监管部门在正式文件中提及量子计算本身就意义重大。
因为支付数据或账户信息等长期保持价值的金融数据,正是“现在截获,未来解密”攻击的首要目标。若现在不确定保护这些数据的方式,几年后可能会付出更惨重的代价。
这一发布的时间点也值得关注。与区块链、物联网并列提及量子计算,意味着中国金融监管部门已不再将该技术视为“未来某时使用的技术”,而是将其视为**“当下就需要分配角色的基础设施”**。
中国为何现在急于布局量子安全
我们在第1篇中看到了政府向新质生产力投入财政资金,
第2篇看到了其成果转化为工厂机器人,
第3篇看到了其在AI模型和超级节点上的体现。
第4篇所见的量子基础设施,更像是这一切背后的安全底层。无论拥有多么优秀的AI模型和机器人工厂,如果驱动它们的数据在未来某个时刻被彻底破解,那么一切都将失去意义,这正是贯穿整个系列的最后一块拼图。
观察中国从“墨子号”到“济南-1”、“祖冲之3.0”以及上海金融试点方案近10年来的持续投入,这看起来并非追逐潮流的技术,而是一项类似于长期保险的投资。比起眼前的成果,中国是在为确保10年后传输的数据依然安全而下注。
通过本系列前四篇所展现的图景最终汇聚在一起:
政府出资(第1篇),资金转化为工厂机器人(第2篇),进而演变为AI模型和超级节点(第3篇),同时还提前部署了能长期保障这一切的安全层(第4篇)。
下一篇,我们将审视这辉煌增长的另一面,即资产负债表衰退和青年失业等中国经济的阴影。