主论坛03-陈钟-后量子时代密码技术与安全体系-陈钟.pdf

1、演讲人：陈钟 北京大学教授ISACA中国专家委员会主席后量子时代密码技术与安全体系后量子时代密码技术与安全体系目录01量子计算对传统密码安全冲击04未来安全体系发展趋势预测02后量子密码技术与全球标准化03后量子密码技术应用落地挑战目录01量子计算对传统密码安全冲击04未来安全体系发展趋势预测02后量子密码技术与全球标准化03后量子密码技术应用落地挑战第四届数字信任大会量子计算对传统密码的冲击01第四届数字信任大会量子计算机、核心原理与应用特点量子计算机、核心原理与应用特点量子计算机量子计算机是利用量子力学的叠加态、纠缠态和量子干涉等特性进行信息存储和计算的设备。其最基本的信息单位是量子比特（

2、Qubit），而非传统计算机的二进制比特（Bit）。核心原理底层逻辑基于量子力学的三大核心特性，共同支撑其超强计算能力：1、量子叠加（Superposition）量子比特可同时存在于多个状态的线性组合中。例如，1 个量子比特可表示为=0+1（和为复数，且 2+2=1），其中 2和 2分别是测量时得到“0”或“1”的概率。直观类比：传统计算机的 1 个比特像“开关”（非开即关），而量子比特像“旋转的硬币”，在测量前同时包含正面和反面的信息。2、量子纠缠（Entanglement）两个或多个量子比特形成纠缠态后，其状态无法单独描述，只能作为整体存在。即：一对纠缠的量子比特可能处于“要么都为 0，要

3、么都为 1”的状态，即使相距遥远，测量其中一个的状态会瞬间确定另一个的状态（爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”）。作用：纠缠使多个量子比特的计算能力“协同增强”，n个纠缠的量子比特可同时处理 2n种可能的状态，而传统计算机需逐个处理。3、量子干涉（Interference）量子态在演化过程中会像波一样发生干涉，通过调控干涉方向，可增强正确结果的概率、削弱错误结果的概率，最终通过测量“提取”有效答案。类比：类似光学干涉中“加强相长、抵消相消”，量子计算通过干涉“放大”正确解的概率。应用特点量子计算机不通用，其优势在于针对特定问题解决传统计算机“计算复杂度爆炸”的问题，目前已明确的应用方向：1、密码

4、学与信息安全：公钥密码算法破解等；2、材料科学与药物研发：模拟分子量子状态；3、优化问题求解：交通调度、供应链优化、金融投资组合等NP难问题；4、人工智能：-量子机器学习：利用量子叠加并行处理数据，训练大规模神经网络的速度可提升指数级；-量子神经网络：2024 年谷歌演示了 12 量子比特的图像识别模型，准确率与传统模型相当，但训练时间缩短 99%。第四届数字信任大会量子计算机进展现状与传统计算机对比量子计算机进展现状与传统计算机对比维度维度传统计算机传统计算机量子计算机量子计算机信息单位比特（Bit）：0 或 1量子比特（Qubit）：0 和 1 叠加计算方式串行/并行处理二进制数据利用叠加

5、和纠缠并行处理所有可能状态优势问题通用计算（办公、游戏、网页等）特定问题（密码破解、分子模拟等）速度对比随数据量线性/多项式增长特定问题上指数级/多项式级加速稳定性高度稳定（室温即可）易受环境干扰（需超低温/真空）适用场景日常通用任务复杂科学计算、特定行业难题技术路线技术路线原理原理领先机构领先机构/企业企业关键进展（截至关键进展（截至 2025 年）年）超导量子超导电路中电子的量子态IBM、谷歌、中国科学技术大学-IBM Quantum System Two：1121 个量子比特，错误率降至 0.0015-谷歌“悬铃木”：实现“量子优越性”（2019 年），2025 年升级至 768 量子比

6、特-中科大“祖冲之三号”(66量子比特),中科院量子信息与量子科技创新研究院113量子比特原型机(2025年)离子阱量子带电离子的能级状态IonQ、奥地利因斯布鲁克大学-IonQ Forte：35 个量子比特，相干时间达 20 秒（超导量子仅几十微秒）-实现首个量子化学模拟实用化案例（2024 年）光量子光子的偏振/路径状态中国科学技术大学、PsiQuantum-中科大“九章三号”：255 个光子，求解高斯玻色采样问题比超算快 1 亿倍，密码分析、量子机器学习；-PsiQuantum：计划 2026 年推出百万量子比特光量子计算机拓扑量子利用拓扑特性抵抗噪声微软2024 年实现首个“逻辑量子比