10 月 16 日消息，中國(guó)研究人員再次在國(guó)際網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域取得了重大突破。上海大學(xué)王潮領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)利用加拿大公司 D-Wave 開(kāi)發(fā)的 Advantage 量子計(jì)算機(jī)和量子退火算法，成功實(shí)現(xiàn)了首次 50 比特 RSA 整數(shù)分解。

研究強(qiáng)調(diào)，量子退火技術(shù)可以將密碼攻擊轉(zhuǎn)換為組合優(yōu)化問(wèn)題，從而使其更易于解決。目前，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表于《計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)》，并詳細(xì)闡述了如何利用 D-Wave 量子計(jì)算機(jī)破解 RSA 加密。

查詢公開(kāi)資料獲悉，RSA 加密是一種非對(duì)稱加密算法，廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)、金融交易等領(lǐng)域。它的安全性基于大數(shù)分解問(wèn)題的困難性，即在實(shí)際計(jì)算中，將一個(gè)大整數(shù)分解為兩個(gè)質(zhì)數(shù)的乘積是非常困難的。

值得一提的是，D-Wave 是世界上第一家量子計(jì)算機(jī)商業(yè)供應(yīng)商，也是唯一一家同時(shí)建造量子退火和基于門的量子計(jì)算機(jī)的公司，其 Advantage 量子計(jì)算機(jī)包含了超過(guò) 5000 個(gè)量子比特，正在開(kāi)發(fā)中的 Advantage 2 擁有超過(guò) 7000 個(gè)量子比特。

傳統(tǒng)算法在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，需要不斷嘗試各種路徑，反復(fù)“爬山下谷”以尋找最優(yōu)解。然而，量子退火算法得益于量子隧穿效應(yīng)，可以使“球體”直接穿越障礙，迅速達(dá)到最優(yōu)解。

據(jù)研究人員介紹，他們已經(jīng)通過(guò) D-Wave Advantage 系統(tǒng)成功分解了一個(gè) 22 位的 RSA 整數(shù)，展現(xiàn)了量子計(jì)算在密碼學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用潛力。

通過(guò)兩類技術(shù)路線，研究人員驗(yàn)證了 D-Wave 量子退火對(duì) RSA 的現(xiàn)實(shí)攻擊能力。從目前 RSA 的實(shí)際攻擊效果來(lái)看，量子退火大幅度超過(guò)其它各類量子計(jì)算。

2022 年郭光燦院士指導(dǎo)的本源量子撰文認(rèn)為，退火機(jī)能夠分解的數(shù)字比通用機(jī)大幾十個(gè)量級(jí)。與一些量子算法比，量子退火沒(méi)有其他像 QAOA 等算法會(huì)出現(xiàn)的貧瘠高原問(wèn)題，有相當(dāng)高的穩(wěn)定性。量子退火尤其擅長(zhǎng)解決組合優(yōu)化問(wèn)題和指數(shù)級(jí)解空間問(wèn)題。很多密碼問(wèn)題都可以轉(zhuǎn)化為組合優(yōu)化問(wèn)題或指數(shù)級(jí)解空間求解問(wèn)題并使用量子退火求解，因此量子退火可以推廣到其他公鑰密碼以及對(duì)稱密碼的安全性評(píng)估。

研究人員指出：“這是首次有真正的量子計(jì)算機(jī)對(duì)當(dāng)前多個(gè)全規(guī)模的 SPN 結(jié)構(gòu)算法構(gòu)成實(shí)質(zhì)性威脅。”SPN（即代換-置換網(wǎng)絡(luò)）結(jié)構(gòu)是許多主流加密算法的核心基礎(chǔ)。

此外，該研究還不僅僅局限于 RSA 攻擊。研究團(tuán)隊(duì)還成功攻破了在高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）中占重要地位的其他算法，如 Present、Rectangle 和 Gift-64 分組密碼。

研究人員表示：“我們的研究結(jié)果表明，D-Wave 量子技術(shù)能夠高效攻擊用于保護(hù)全球敏感信息的加密系統(tǒng)。”