在线数据在目前的技术条件下通常相当安全。只要用户合理使用密码和其他安全措施，我们可以把这些数据想象成被锁在一个极其坚固的保险库里——即便把全世界所有超级计算机联合起来运行一万年，也难以将其撬开。
然而，上个月谷歌等公司公布的最新结果表明，一种全新的计算设备——量子计算机——可能用远少于此前预期的资源，就能打开这座“保险库”。
变化正从两个方向同时发生：一方面，IBM、谷歌等科技巨头在加速打造更大规模的量子计算机；另一方面，理论研究不断优化量子算法，显示出破解现有加密所需的量子资源正在被大幅压缩。
最终的含义是：量子计算机足以攻破当前广泛使用的加密技术的那一天——通常被严肃地称为“Q日”——可能会比我们原本设想的时间更早到来。
量子硬件竞速升级
量子计算机由量子比特（qubit）构成，利用微观世界中反直觉的量子特性，以不同于传统计算机的方式执行运算，在某些特定任务上有望更高效。
目前，这项技术仍处在早期阶段，核心目标之一是提升可在同一台机器中互相连接和操控的量子比特数量。理论上，规模更大的量子计算机在部分问题上将明显优于经典计算机，这被称为“量子优势”。
2023年底，IBM发布了一款拥有120个量子比特的芯片，希望在某些特定任务上展示量子优势。
谷歌则在近期宣布，将加快采用能够抵御量子攻击的新一代加密技术，即“后量子密码学”。
除这些大型科技公司外，新型量子硬件路线也在快速发展。例如，PsiQuantum采用基于光子的量子比特，并结合传统芯片制造工艺；而以中性原子为基础的量子系统，已经在实验室中展示了对数千个量子比特的可控操作。
面对这些进展，各国标准组织和政府机构正在制定更明确的时间表，逐步淘汰易受量子攻击的传统加密方案。
在美国，国家标准与技术研究院（NIST）已经提出了从量子易受攻击加密向量子安全方案迁移的路线，整体过渡预计将在2035年前后完成。
在澳大利亚，澳大利亚信号局也发布了类似指南，要求各机构立即开始规划，并争取在2030年前完成向后量子密码学的切换。
算法进步让破解门槛下降
硬件只是故事的一半，量子算法的演进同样关键——它们决定了量子计算机如何具体用来攻击加密系统。
量子计算之所以引发巨大关注，很大程度上源于彼得·肖尔在1994年提出的一种算法。肖尔算法表明，量子计算机可以高效分解极大整数，而这正是破解常见RSA加密方案所需的核心数学步骤。
长期以来，研究界普遍认为，要对现实世界的加密系统构成实质威胁，量子计算机需要数百万个物理量子比特。这一规模远超现有设备，因此量子攻击看起来还很遥远。
但这一判断正在被新结果不断修正。
2026年3月，谷歌量子人工智能团队发布了一项详细研究，分析了攻击另一类广泛使用的加密方式——基于椭圆曲线的密码系统——所需的量子资源。椭圆曲线密码被包括比特币、以太坊在内的多种系统采用。研究显示，拥有不到50万个物理量子比特的量子计算机，理论上可能在几分钟内破解这类加密。
这一规模仍远大于当前量子设备，但与早期估算相比，所需量子比特数量大约减少了一个数量级。
同样在2026年3月，加州理工学院、伯克利和Oratomic的研究团队发布了一篇预印本，探讨利用中性原子量子计算机实现肖尔算法的可行性。研究人员估计，只需约1万至2万个原子量子比特，就有可能运行肖尔算法。
在他们提出的一种设计中，一个拥有约2.6万个量子比特的系统，理论上可以在几天内破解比特币所使用的加密；而更复杂的任务，例如使用2048位密钥的RSA加密，则需要更多时间和额外资源。
简而言之：密码破解的“效率”正在提升。算法和体系结构的改进，持续降低了量子攻击的门槛，即便大规模量子硬件尚未真正落地。
接下来该怎么做？
从现实角度看，这些进展意味着什么？
首先，并不存在立刻到来的灾难。当前的加密系统不会在一夜之间全部失效。但趋势已经非常清晰：每一次硬件性能的提升，或每一次算法与纠错技术的优化，都会缩短从现有能力到“实用级量子破解机器”之间的距离。
其次，防御手段已经在路上。NIST已经选定并标准化了多种被认为能够抵御量子攻击的后量子密码算法。
大型科技公司也开始以“混合模式”部署这些新算法。例如，谷歌浏览器和Cloudflare已经在部分协议和服务中加入后量子保护机制，与传统加密并行使用。
依赖椭圆曲线密码的系统——包括加密货币以及大量安全通信协议——需要格外重视。谷歌近期的研究进一步凸显了将区块链等系统迁移到后量子方案的紧迫性。
最后，这是一场双线并行的竞赛。仅仅关注量子硬件的量子比特数量还不够，算法设计和量子纠错的进展同样关键。最新结果表明，这些“软件层面”的改进可以显著压缩量子攻击的成本估计。
今后，每一次关于“所需量子比特减少”或“量子算法进一步加速”的消息，都应被视为向那个未来迈出的一步——在那个未来里，我们今天默认安全的密码假设将不再可靠。
唯一稳妥的应对方式，是尽早、有计划地推进向量子安全密码体系的迁移，并在未来数年内果断完成这一转变。
本文根据 The Conversation 文章整理与改写，原文采用知识共享许可协议发布。
