后量子密码学(PQC)指的是能够抵御运行 Shor 算法的量子计算机攻击的密码算法。当前广泛部署的公钥算法(RSA、ECC、Diffie-Hellman)依赖于整数因数分解和离散对数的困难性——而这些问题在足够大的容错量子计算机上都能被 Shor 算法在多项式时间内解决。2024 年,NIST 最终确定了四项后量子密码标准:用于密钥封装的 ML-KEM(CRYSTALS-Kyber)、用于数字签名的 ML-DSA(CRYSTALS-Dilithium)和 SLH-DSA(SPHINCS+),以及用于签名的 FN-DSA(FALCON)。迁移到这些算法迫在眉睫,因为存在“现在收割、以后解密”(harvest-now-decrypt-later,HNDL)攻击,即对手今天记录加密流量,待量子计算机可用后再解密。PQC 是一个经典软件问题——实现它并不需要量子计算机。
相关术语
Shor 算法(Shor's Algorithm)
Algorithms一种用于整数因数分解的量子算法,相比已知最佳经典算法具有指数级加速。
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QPU
Hardware量子处理单元(Quantum Processing Unit)——执行量子线路的物理硬件芯片。
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量子优势(Quantum Advantage)
Fundamentals一种已被证明的加速或改进,在实际任务上量子计算机胜过了最佳经典算法。
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Q-Day
Fundamentals量子计算机能够破解当前部署的公钥密码体系的那个假设性时间点。
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CRYSTALS-Kyber
AlgorithmsNIST 标准化为 ML-KEM 的基于格的密钥封装算法,是 Diffie-Hellman 和 RSA 密钥交换的后量子替代方案。
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CRYSTALS-Dilithium
AlgorithmsNIST 标准化为 ML-DSA 的基于格的数字签名算法,是 RSA 和 ECDSA 签名的主要后量子替代方案。
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