據國外媒體報導，美國國家科學院（NAS）的一份新報告稱，儘管量子計算機的建造還面臨許多挑戰，但隨著這些計算機逐漸成為可能，政府應該優先考慮潛在的後果，為網絡安全面臨的威脅做好準備。

恩尼格瑪密碼機資料圖

物理學家理查德·費曼在1982年首先提出了利用量子體系實現通用計算的想法，而當計算機科學家彼得·秀爾出了在量子計算機上應用的“秀爾算法”，並以此證明了計算機能做出對數計算，並且速度遠勝傳統計算機之後，這一領域吸引了更多科學家的興趣。今天，量子計算正在走出物理實驗領域，逐漸進入商業世界，得到了來自私人和公共部門的投資。真正的、具有功能（但還不成熟）的量子計算機已經問世。美國國家科學院近日發布的這份報告，對量子計算領域的“進展和前景”做了總結。

報告中寫道：“委員會發現，沒有根本性的理由能說明在原理上無法構建一台大型的容錯量子計算機。”該報告的作者由眾多美國物理學家和計算機學家組成。

量子計算機是可將問題轉化為量子比特（qubit），而非“古典”比特的計算機處理器。古典比特只能在兩種狀態——0和1——之間轉換，即“非0即1”；而量子比特的0和1則是量子態，意味著在計算過程中，它們可以“又0又1”，直到被觀察到。可以想像下薛定諤的貓，同時處於活著和死亡兩種狀態，直到盒子被打開。量子比特的威力來自於它們不僅增加了複雜性，而且具有通過量子力學的數學計算進行糾纏和乾涉的能力。

這樣一台機器可以推動人類對物理學的理解邁向新的邊界。但是，量子計算機還有其他潛在的應用，比如用於研製更先進的人工智能，或者在藥物開發中對新分子建模。量子比特不僅在處理器中作用巨大，它們還能成為強大的傳感器。近年來，量子計算機已經成為一個國家安全問題；一台能夠運行“秀爾算法”的量子計算機能夠破解大量數據存儲時需要用到的公鑰加密技術。

這份由美國量子計算領域眾多知名科學家寫成的報告，重點關注量子計算機開發中面臨的挑戰和潛在的益處，並設定了對量子計算機的期望。畢竟，量子計算機本身就容易出錯，即由於內在的“噪音”，你不一定能從算法中得到預期的最終答案。糾錯算法能夠解決這些問題，但會增加計算時間，並且應該不會在短期內實現。如果沒有量子隨機存取存儲器（RAM），我們很難將大量的古典數據集轉換為量子態。設計這方面的算法很難，調試一台你看不到中間狀態的計算機同樣很難。

報告中指出，破解秀爾算法的量子計算機提出“已經過了十多年”，也許是幾十年了。報告作者並不是通過時間，而是根據量子比特的數量以及它們出錯的可能性來估算量子計算機的能力。而且，他們並不認為量子計算機將完全取代傳統計算機，相反地，它們將增強傳統計算機的功能。

儘管量子計算領域剛剛起步，但該報告警告稱，為現有的還未成熟的量子計算機找到實際應用非常重要，這可以更快地實現突破。與此同時，他們寫道，鑑於代碼破解機器的潛在威脅，應該立即開始準備量子安全加密方法的工作。

IBM研究院量子安全加密技術主管邁克爾·奧斯本（Michael Osborne）並未參與撰寫這份報告，他指出：“從汽車到飛機，再到發電廠——如果（量子計算機）能在15到30年後投入運行，他們就需要開始規劃向（量子安全）加密系統的轉變了。”

這份報告還對量子研究領域的資助情況提出了警告，特別是美國。在包括中國在內的其他國家，大量的資金和人力已經投入到量子技術的開發中。而在美國，大部分量子研究都是私人資助的——可能無法提供直接的商業利益。“如果量子計算機不能在短期內取得商業上的成功，那麼政府資助對於避免量子計算研究和開發顯著下滑是必不可少的，”報告中寫道。

相關人士指出，這份報告應該得到認真對待。“在目前受關注的科學和技術領域，美國國家科學院因其可信和客觀的報告而受到高度評價，這一次也是這樣，”報告評審者之一、英特爾實驗室量子應用和架構主管Anne Matsuura說道。

目前看來，美國政府也的確在認真對待這份報告。有一項向量子計算產業注資的法案已經在眾議院通過，目前正提交給參議院。很明顯，量子計算不會消失，持續的投資和研究將使具有糾錯能力的量子計算機在下一個十年成為現實，而現在正是為可能面臨的量子攻擊做好準備的時候。