Cloudflare 宣布它计划加快速度提前到 2029 年全面实现后量子加密,原因是最近的两项研究显示破解现有加密算法所需的量子比特规模比预期的要少得多。IBM Quantum Safe CTO 认为最快到 2029 年量子计算机就能对高价值目标进行破解(即所谓的 moonshot attacks)。Cloudflare 称,它在 2014 年开始免费提供通用 SSL 证书,2019 年开始准备迁移到后量子加密,2022 年为所有网站和 API 启用了后量子加密,目前逾 65% 的 Cloudflare 用户流量已使用后量子加密。

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比特币的数字签名使用了 256 位椭圆曲线算法 secp256k1,此前估计量子计算机需要百万量子比特才能将其破解。Google 研究院的研究人员发表了一篇白皮书,称他们改进了 Shor 算法,使得在 10 分钟内破解比特币地址中的公钥成为可能。他们编译了两个解决椭圆曲线离散对数问题的量子电路,其一需要不到 1200 个逻辑量子比特和 9000 万个托佛利门,其二需要不到 1450 个逻辑量子比特和 7000 万个托佛利门。 比特币作者中本聪早在 2010 年就提出过,如果量子计算机变得切实可行,那么比特币软件需要升级改用其它算法。Google 研究人员推荐加密货币社区迁移到能抵抗量子计算机破解的后量子密码学(PQC)。

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根据《Physical Review Letters》期刊上的一项研究,英国 Quantinuum 和荷兰 QuSoft 的研究团队开发出一种量子算法,能比任何经典算法更高效的解决补集抽样(complement sampling)任务,证明量子算法在样本复杂度上具有可证明和可验证的量子优势。想象下有一个巨大盒子,里面装着有编号的球,有人秘密挑选出一半的球组成集合 S,你只能从 S 里取球查看编号,判断哪些编号不在 S 内。经典算法是抽取大量球的样本,才可能有信心判断一个不在 S 中的编号。但量子算法不需要抽取多少样本,你从 S 中抽取的不是一个球,而是一个叠加态的“波球”,通过类似翻转的操作,将 S 的波球翻转到非 S,然后进行测量,就得到了一个不在 S 中的编号。量子算法的抽样次数要比经典算法少得多。

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量子理论描述的是极短时间尺度上发生的事件。过去此类事件被认为是“瞬间”或“瞬时”发生的,比如两个粒子相撞,它们下一刻突然“量子纠缠”了。今天科学家已经能研究瞬间效应事件。维也纳工业大学和中国研究团队开发出可用于模拟超快过程的计算机模拟,让找出量子纠缠如何在阿秒时间尺度上产生成为可能。研究报告发表在《Physical Review Letters》期刊上。

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上海大学理学院物理系定量生命科学硕士生刘泽飞在导师陈永聪教授指导下,首次提出大脑中的神经髓鞘可以产生量子纠缠的光子对,这一发现可能为理解大脑神经活动的同步机制提供了新的线索。研究报告发表在《物理评论E》期刊上。大脑内不同脑区间神经同步是多种神经生物学活动的基础也与诸多脑疾病如帕金森病和阿尔茨海默症相关,然而支持这种同步活动的物理机制仍不清楚。包裹在轴突外侧的脂肪分子层的髓鞘可以作为谐振腔限制神经元中产生的光子形成极化子从而增强神经电传导。除了为轴突提供能量,增强动作电位的传导,还在神经系统中充当绝缘体,这项研究提出了髓鞘可能具有的另一项功能——作为量子纠缠光子对的生成源。研究团队评估了双光子系统中量子纠缠的程度,并利用实验中得到的有髓神经结构的实际数据,展示了在神经系统中生成量子纠缠的潜力。大脑中一旦产生纠缠光子,纠缠特性就会传递到神经元的其他部分,比如在神经冲动中发挥重要作用的离子通道蛋白。

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