(以下内容从开源证券《中小盘主题:量子科技系列(四):后量子时代将至,量子安全蓄势起航》研报附件原文摘录)
后量子时代将至,量子安全重要性凸显
随着量子计算技术的迅猛发展,其潜在的密码破解能力将对现行公钥密码体系构成系统性威胁,由此催生了对量子安全的需求。具体而言,大规模可容错通用量子计算机运行Shor算法,可高效破解基于大数分解和离散对数问题的RSA、ECC等公钥密码核心算法,不仅会危及数字空间身份与行为信息真实性、敏感数据传输的机密性与完整性,更会对需长期保密的信息形成“先截获,后破解”的追溯性风险。因此,随着后量子时代将近,量子安全愈发受到重视。据麦肯锡数据,2023年量子通信市场(涵盖安全与网络,安全占较大比例)总规模为9亿至10亿美元,预计到2035年将达到105亿至149亿美元,复合年增长率为23-25%。
量子安全的主要方案包括量子保密通信与抗量子加密
基于量子密钥分发(QKD)等物理学方案实现量子保密通信,以及基于格加密、纠错编码等新型数学难题,构建抗量子计算破解的新型公钥密码,即抗量子加密(PQC),是应对量子计算破解公钥密码安全威胁的两种主要方案。其中,量子保密通信的代表性技术方向QKD是一种通信双方通过传输量子态来建立密钥的协议,其目的是使通信双方获得一串只有他们两个知道的由经典随机比特构成但用量子方式建立的量子密钥,其在理论协议层面具备信息论安全性。PQC则是指在量子计算机时代仍能保持安全的新型密码学技术,旨在设计和实现能够在面对量子计算机攻击时仍然有效的加密算法。这些算法通常基于数学问题,而这些问题在经典计算机和量子计算机上都难以解决,从而确保了即使在量子计算机普及的情况下,数据的安全性也能得到保障。
QKD与PQC各有优劣,二者将长期并行发展
目前,QKD与PQC在安全性、部署复杂度、应用场景等方面存在显著差异,各有优劣,二者均将长期作为应对量子计算威胁的重要技术。首先,在安全性方面,QKD基于量子力学原理,即量子态的不可克隆性和测量的扰动特性,在物理层面保证了理论上“无条件安全”,任何窃听都会被发现。不过,QKD缺乏对QKD传输源的身份认证机制,无法提供完整通信安全,且用于实施QKD的具体硬件本身可能引入漏洞。PQC可提供认证、加密功能,但其安全性是“计算安全性”,如果作为技术基础的复杂数学问题被破解,安全性就无法保证。部署复杂度方面,QKD需要专用的量子信道和设备,部署成本较高。而PQC的大多数实现仅需软件即可完成,能基于现有网络架构进行迁移和部署,成本较低。应用场景方面,QKD适合政府、金融等高安全性需求场景;PQC广泛的通用性使其更适配互联网、物联网、工业控制等场景。
风险提示:技术研发与迭代不及预期、产业落地进度不及预期、下游应用场景需求不及预期。