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一文讀懂量子安全

用最直白的語言,講清楚量子計算、後量子密碼與雙標雙棧架構。

量子比特與後量子密碼
QUBIT · 量子比特視覺化
基礎篇

什麼是後量子密碼(PQC)?

後量子密碼(Post-Quantum Cryptography,PQC)是指能夠抵抗量子計算機攻擊的密碼算法。與量子密鑰分發(QKD)依賴物理原理不同,PQC 基於數學難題(如格理論),可在現有計算機上運行,無需更換通信基礎設施,是當前最務實的遷移路徑。

  • 兼容現有架構: 軟件與硬件均可部署,平滑過渡
  • NIST 已標準化: FIPS 203/204/205 於 2024 年正式發佈
  • 雙標雙棧: 與國密算法並行部署,兼顧國際與本地合規
標準篇

NIST 三大後量子標準

NIST 於 2024 年發佈 FIPS 203/204/205,2025 年發佈 FIPS 206,構成完整的後量子密碼標準體系。

FIPS 203 · ML-KEM(Kyber)

基於格的密鑰封裝機制(KEM),用於雙方協商共享密鑰,替代 RSA 的密鑰交換功能。

FIPS 204 · ML-DSA(Dilithium)

基於格的數字簽名算法,用於身份認證與數據完整性,替代 ECDSA 的簽名功能。

FIPS 205 · SLH-DSA(SPHINCS+)

基於無狀態哈希的數字簽名算法,安全假設最保守,適用於高安全要求場景。

科普詞典

量子安全核心概念一覽

量子計算如何威脅傳統密碼?

1994 年,數學家 Peter Shor 提出 Shor 算法,可在多項式時間內分解大整數並計算離散對數——這正是 RSA 與 ECC 的安全基石。當具備足夠量子比特的通用量子計算機落地,傳統公鑰密碼將被徹底擊穿。全球黑客組織已啟動「現在竊取、未來解密」(Harvest Now, Decrypt Later)策略,持續囤積加密數據。

什麼是「雙標雙棧式 PQC」架構?

「雙標」指同時兼容 NIST 國際標準與中國國密標準;「雙棧」指在單一硬件架構內並行部署經典密碼與抗量子密碼算法。該架構由坤天量子首創,實現雙算法的無感熱切換,一套系統即可滿足跨境業務的雙重合規要求。

QRNG 真隨機數與偽隨機數有什麼區別?

傳統偽隨機數生成器(PRNG)基於確定性算法與種子,一旦種子洩漏即可預測;QRNG 基於量子物理的內在隨機性(如光子行為)產生真隨機數,從物理原理上消除算法偽隨機帶來的安全隱患,是密鑰生成的黃金標準。

QKD 量子密鑰分發是如何工作的?

QKD 基於量子力學的不可克隆定理:任何竊聽行為都會不可避免地改變量子態,被通信雙方察覺。以 BB84 協議為代表,QKD 實現理論上的無條件安全,適用於銀行骨幹網等監管級安全通道。

香港機構為什麼必須「雙標」合規?

香港作為連接內地與全球的「超級聯繫人」,跨境結算、債券通、互聯互通等場景要求底層架構同時滿足 NIST 國際標準與中國國密標準。單棧 NIST PQC 未來將無法通過 CIPS 等官方系統的國產 PQC 簽名校驗,導致跨境交易阻斷。

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