量子算法解密
① 量子纠缠的应用
量子纠缠(quantum entanglement)，或称量子缠结，是一种量子力学现象，是1935年由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出的一种波，其量子态表达式:其中x1，x2分别代表了两个粒子的坐标，这样一个量子态的基本特征是在任何表象下，它都不可以写成两个子系统罩空猛的量子态的直积的形式。 定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)之一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积(tensor proct)。
量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术，与超光速传递信息相关。尽管知道这些粒子之间"交流"的速度很快，但我们目前却无法利用这种联系以如此快的速度控制和传递信息。因此爱因斯坦提出的规则，也即任何信息传递的速度都无法超过光速，仍然成立。 实际上的纠缠作用并不很远。
2016年12月，从中国科学技术大学获悉，潘建伟院士及同事陆朝阳、陈宇翱等近期在量子信息科研领域再获重大突破，他们通过两种不同的方法制备了综合性能最优的纠缠光子源，首次成功实现"十光子纠缠"，再次刷新了光子纠缠态制备的世物桥界纪录。
2017年6月15日公布，中国量子科学实验卫星"墨子号"迎来了第一项重大成果，率先成功实现"千公里级"的星地双向量子纠缠分发，打破了此前国际上保持多年的"百公里级"纪录。
2018年2月，中国实现星地千公里级量子纠缠和密钥分发及隐形传态，荣获科技部2017年度中国科学十大进展。
量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象，虽然粒子在空间上可能分开。[5]
纠缠是关于量子力学理论最着名的预测[1] 。它描述了两个粒子互相纠缠，即使相距遥远距离，一个粒子的行为将会影响另一个的状态[1] 。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化[1] 。
爱因斯坦将量子纠缠称为"鬼魅似的远距作用(神鬼级的远距离相互操作作用)"(spooky action at a distance)[1] 。但这并不仅仅是个诡异的预测，而是已经在实验中获得的现象，比如科学家通过向两个处于室温的纠缠的小钻石发射激光(图中绿色)[1] 。科学家希望能够建造量子计算机亏戚，利用粒子纠缠进行超高速计算
② 在量子科技巅峰赛中，中国的发展状况如何
量子 科技 离人们的生活越来越近了，国内外关于量子 科技 的试验品已经取得了辉煌的成果。这极大地激发了人们对量子 科技 的 探索 欲望。 中国深知量子 科技 的重要性，一直紧跟世界研究的大方向，可以说中国在这一领域与世界队伍是密切联系在一起的。
当前，世界首颗量子科学实验卫星已由中国科研人员成功发射并正常运行，中国还率先实现了超远距离的量子通话。 此后好消息不断，中国的科研人员还成功制造出世界上最大的三通电话和维度集成光量子芯片，并首次演示了实用的空间二维顺序运动。
目前，中国科学家研制出世界上最大的光度计微电路，并成功演示了量子计算机的模拟。最新的消息显示，中国科学家利用光量子记录技术，在几秒钟内就制备出了多个节点多达49至49个光度计。这在全世界范围内都是一个非凡的成就，标志着量子 科技 的发展进入了全新的时期。 据说，这是目前世界上最大的光学量子计算芯片，研究人员用它演示了一种模拟量子计算的算法，其中量子量子是一种随机运动，这是因为当量子演化系统的设计和构造足够灵活时，它可以完成各种算法和计算任务，远远超过传统计算机。量子计算机是一个全新的机遇。
传统芯片的精度取决于晶体管的直径大小。在芯片面积一定的情况下，晶体管越小，组成整个芯片的晶体管的数目也就越大，与此同时芯片的计算能力就越强。因此，使用晶体管更多的芯片的电子产品可以有更高的工作性能。 在量子比特数较少的情况下，量子操作的有效深度较浅，这是现阶段量子技术水平的极限。在最大化利用量子资源的条件下，设计具有量子算法实用性的可编程量子器件是量子计算领域的重要任务。
目前，世界上最现代的传统芯片制造技术是在中国台湾积体电路公司和韩国三星公司的5纳米的制程工艺技术。比如华为的海思麒麟9000系列芯片采用的5纳米，晶体管的距离被控制在5纳米范围内，这使得海思麒麟9000系列芯片上的晶体管数量超过100亿，也使得这款芯片成为手机芯片的新能非常的出众。人类对技术的发展是永不止步的，近日，三星显示3纳米，预计将在2021年完成生产。 届时，手机芯片的性能将会变得更为强大，而且功耗也会变得更低！不久的将来，人们使用手机时再也不像现在这样，每天担心手机电量不足，也许充一次电重度用上两到三天也不成问题！
科学家通过调整电板上的元件，实现量子信息的编码和量子算法的映射。此外，该芯片还将在未来的大数据应用等领域发挥重要作用。可以说，它不仅专注于量子计算，还可以用于其他领域。因此， 可以说，如果这款芯片能够大规模生产并投入使用，将从根本上改变我国多年来没有高质量芯片的局面，至少可以缓解当前面临的芯片卡脖子的问题。
量子移动的应用可能取决于被覆盖粒子的数量、交换的不对称性和非选择性，以及它们移动到的下层的结构。在这里，我们证明了硅光谱可以通过使用驱动适配器来实现量子传播，完全控制器件中的所有这些特性。我们提供了五个象形图上任意一个的双光子量子辐射跟踪，以及连续粒子交换的对称性和非选择性。我们将向您展示如何在大图形上模拟单个粒子的运动，以及如何通过调整量子行者的组成特性来调整大小和几何形状。我们将带着这个设备来进行量子行走算法，找到图形的顶部并验证乎稿其身份。 为此，科研人员对将近300种不同的图形方案各取了多达100个长期量子演化的样本，这为大型可编程量子步进处理器铺平了道路。放在以前，如果用普悔尺通的超级计算机来处理数据，耗费的时间和成本是不可想象的！
量子计算机完全秒杀了传统计算机的计算能力。这种岁前孝量子微电路的优势是什么？举个例子，如果光量子计算机只能在10分钟破译繁杂的密码，而传统计算机需要100分钟才能解决这个问题，不仅如此，当操作越来越复杂的时候，人们对量子芯片处理速度的感知会更加明显。你会发现，所有繁杂的问题在光量子芯片面前就是小儿科。 量子计算机可以进行大数的因式分解，量子系统的模拟，和并行式搜索破评密码，但是同时也提供了另一种保密通讯的方式。
当前科研人员还在继续攻克量子 科技 难题，促使更多的量子算法得以实现。人们可以利用光量子芯片实现更高安全等级的数据加密。量子密钥进行加密将更加安全，解密将更加困难。在未来的战争中，依靠量子计算机优秀的计算能力和战场上的海量数据，我们可以更快的计算，评估战场上的情况，做出最佳的选择等，从而帮助科研人员员做出决策。 另一方面，由于量子通信本质上是量子加密，而不是传输，所以研制这种芯片能否成功，取决于成功。在过去的一年里，我们成功地进行了水下量子通信实验，由于无法实现关键技术的突破，我们在这一领域的突破也促使我国承接大国，共享技术，共同开展研究。 在量子通信和量子计算领域，利用量子力学定律，我们不仅可以提高现代模拟材料的测试能力，还可以将量子技术应用到导航领域。基于量子效应和微机械微技术的惯性导航系统，可以大大提高导弹的存活率，但没有一枚导弹被击落。这一次，上海的一个大型研究小组研制出了世界上最大的光电微电路，所有这些都是为了让它成为可能。而如果这种量子芯片继续作为人工智能的技术与这种智能技术相结合，将对我们未来的生活和国际产业结构产生巨大的影响。
与传统计算机（只能处于零态或二进制状态）相比，量子计算理论在一些国家/地区的应用。虽然一般量子计算机的最新消息经常出现在媒体上，如IBM、谷歌、英特尔等竞争对手宣布他们的量子位已经达到了更高的水平，但量子数再多也不能完全互联专用本，而且不准确，难以纠错。所以，一般的量子计算还是很难进行的，也就是说，到现在为止，量子计算机还没有真正意义上的量子计算，但这并不妨碍全世界的实验室以极大的热情去追求这个梦想。虽然量子计算的程序很多，但是如何实现微子态的操作，实在是太复杂了。 在你说模拟量子计算不同于一般量子计算之前，量子系统一旦建立起来，量子物理学一旦准备好了，控制好了，就没有必要再依靠一般量子微积分等复杂的量子修正。系统达到了一个新的规模，可以直接用于研究新的物理学，推进超传统计算机绝对计算能力的具体问题。
量子计算机比我们现在使用的传统计算机要快，因为它采用的是并行计算，它的计算能力并不强。根据量子芯片，它可以控制量子位的数量，更多的量子位，计算能力更强。现在，欧美国家都在研究，谷歌也在尝试解决量子芯片的问题。强大的量子计算机可以轻松解决传统计算机几千年甚至几万年才能解决的问题，只需要几秒钟就可以解决， 这意味着传统计算机无法解决的问题，随着时间的推移，或将开启新的希望。例如，在光量子芯片的加持下，当前的一些无法治愈的病症研究或许能够在短时间里取得重要突破，例如困扰科学家多年的癌症和艾滋病等疾病。
世界 科技 发展日新月异，人类对技术的追求永不止步。中国已在光量子计算机领域拔得头筹，但是未来征途漫漫，我们唯有撸起袖子加油干，才能保证自己的优势长期稳定存在。加油，中国！
③ 量子纠缠究竟是什么原理
量子纠缠是指量子态的一种性质。它是量子力学叠加原理的后果。
量子纠缠是粒子在由两个或两个悔答以上粒子组成系统中相互影响的现象。即使相距遥远距离，一个粒子的行为将会影响另一个的状态 。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化 。
在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，则称这现象为量子缠结或量子纠缠。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象；在经典力学里，找不到类似的现象。
(3)量子算法解密扩展阅读：
量子纠缠的应用：
量子纠缠是一种物理资源，如同时间、能量、动量等等，能够萃取与转换。应用量子纠缠的机制于量子信息学，很多平常不可行的事务都可以达成：
1、量子密钥分发能够使通信双方共同拥有一个随机、安全的密钥，来加密和解密信息，从而保证通信安全。在量子密钥分发机制里，给定两个处于量子纠缠的粒子，假设通信双方各自接受到其中一个粒子，由于测量其中任意一个粒子会摧毁这对粒子的量子纠缠，任何窃听动作都会被通信双方侦测发觉。
2、密集编码（superdense coding）应用量子纠缠机制来传送信息，每两个经典位元的信息，只需要用到一个量子位元，这科技可以使传送效率加倍。
3、量子隐形传态应用先前发送点与接收点分享的两个量子纠缠子系统与一些经典通讯技术来传送量碧灶慧子态或量子信息（编码为量子态）从发送点至相隔遥远距离的接收点。
4、量子算法（quantum algorithm）的速辩坦度时常会胜过对应的经典算法很多。但是，在量子算法里，量子纠缠所扮演的角色，物理学者尚未达成共识。有些物理学者认为，量子纠缠对于量子算法的快速运算贡献很大，但是，只倚赖量子纠缠并无法达成快速运算。
5、在量子计算机体系结构里，量子纠缠扮演了很重要的角色。例如，在一次性量子计算机（one-way quantum computer）的方法里，必须先制备出一个多体纠缠态，通常是图形态（graph state）或簇态（cluster state），然后借着一系列的测量来计算出结果。
④ 对称密码算法的量子电路是什么
对称密码算法的量子电路是一种用于加密和解密数据的量子电路，它使用对称密钥加密算法来保护数据的安全性。对称密码算法的量子电路通常包括以下几个步骤：
1. 密钥扩展：将对称密钥扩展为一组子密钥，以便在加密和解密过程中使用。
2. 初始置换：对待加密的数据进行初销让始置换虚磨，以增加加密的随机性和安全性。
3. 轮函数：对数据进行一系列的轮函数操作，每个轮函数包括一些基本操作，如置换、代换、异或等，以增加加密的复杂度和随机性。
4. 最终置换：对加密后的数据进行最终置差斗斗换，以保证数据的完整性和正确性。
对称密码算法的量子电路通常使用量子比特来代表数据和密钥，使用量子门来实现上述步骤中的各种操作。在量子计算机中，对称密码算法的量子电路可以实现更高效的加密和解密操作，因为量子计算机可以同时处理多个数据和密钥，从而大大提高了加密和解密的速度和效率。
⑤ 量子计算机会破坏比特币和互联网吗
- 在当前情况下，量子计算机无法帮助进行比特币挖矿
- 转向量子计算机不会影响挖矿速度，因为随着价格的飙升，挖矿难度也会增加
- 确实，量子算法的推出将使传统的加密货币系统面临风险
在目前的情况下，我们没有这样的量子算法，但是如果将来我们发现它，该怎么办？众所周知，比特币旨在识别挖矿速度，并且同样提高了挖矿难度。意味着找到算法后难度将变得更加复杂。
实际上，现在实际上不可能使用普通计算机进行挖矿，因此矿工使用ASIC芯片来挖比特币。当前，使用了两种加密货币，RSA和椭圆曲线加密货币。实际上，这两种加密货币方法都容易受到量子计算机的攻击。 根据Anastasia的说法，我们只需要2500 cubits即可中断algoant中断EC，而需要约4000 cubit才能中断RSA。
黑客可以识别比特币钱包地址在当前情况下，硬分叉是不可能的，因为许多用户丢失了他们的钱包地址和硬币。现在，令人担忧的因素是，量子计算机可以轻松地帮助追踪那些丢失的钱包，而旦渗黑客可以使用此类计算机解密并获取此类丢失的硬币。
但是，主要的关注点是量子计算机的研究。此类计算机系统的进入将使加密货币系统面临风险。该轮凯系统可能是比特币的破坏者。
⑥ 量子技术都有哪些应用
四、量子计算
量子计算是通过叠加原理和量子纠缠等次原子粒子的特性来实现对数据的编码和操纵。在过去的几十年里，量子计算只存在于理论上，但近些年的研究已经开始出现有意义的结果，开发并验证了多种量子算法，研制出了量子计算机实验原型机，未来的5年—15年里，我们很有可能制造出一款有实用意义的量子计算机。
量子计算机的出现将给气候模拟、药物研究、材料科学等其他科研领域带来巨大的进步。不过，最令人期待的还是量子密码学。一台量子计算机将可以破解目前所有的加密方式，而量子加密也将真正无懈可击。
⑦ 既然量子计算机可以轻易破解RSA-4096，为何以RSA算法加密网银密匙
1999年，RSA-155（512 bits）
2002年，RSA-158
2009年12月12日，编号为 RSA-768
除此以外目前,就纯陆公开的做带顷资料里,没有其他RSA被成功破解的记录.
量子计算机破解RSA还是停留在理论上.量子计算行凯机还处于婴儿期.
⑧ 强大的量子计算机可以破解加密并解决经典计算机无法解决的问题
强大的量子计算机可以破解加密并解决经典机器无法解决的问题。虽然目前还没有人成功制造出这样的设备，但最近我们看到了进步的步伐——那么，会是新的一年吗？目前，注意力集中在一个被称为量子霸权的重要里程碑上：在合理的时间范围内，量子计算机能够完成经典计算机无法完成的计算。
谷歌在2019年首次使用具有 54 个量子位（常规计算位的量子等价物）的设备来执行称为随机抽样计算的基本上无用的计算，从而实现了这一目标。2021 年，中国科学技术大学的一个团队使用 56 个量子比特解决了一个更复杂的采样问题，后来又用 60 个量子比特将其推得更远。
但IBM 的Bob Sutor表示，这种跨越式 游戏 是一项尚未产生真正影响的学术成就。只有当量子计算机明显优于经典计算机并且能够解决不同问题时，才能实现真正的霸权，而不是目前用作基准的随机抽样计算。
他说，IBM 正在努力实现“量子商业优势”——在这一点上，量子计算机可以比传统计算机更快地为研究人员或公司解决真正有用的问题。Sutor说，这还没有到来，也不会在新的一年到来，但可以预期在十年内。
量子软件公司Classiq的联合创始人Nir Minerbi则更为乐观。他认为，新的一年将在一个有用的问题中展示量子霸权。
还记得第一辆电动 汽车 问世的时候吗？它们对于开车去杂货店很有用，但也许不适合开车300公里送孩子上大学。就像电动 汽车 一样，量子计算机会随着时间的推移变得越来越好，使其在更广泛的应用中发挥作用。
解决实际问题存在许多障碍。首先是设备需要数千个量子比特才能做到这一点，而且这些量子比特也必须比现有的更稳定和可靠。研究人员很可能需要将它们分组在一起，以作为单个“逻辑量子比特”工作。这有助于提高保真度，但会削弱规模的改进：数千个逻辑量子位可能需要数百万个物理量子位。
随着时间的推移，量子计算机会变得更好，在一系列应用中变得有用
研究人员还致力于量子纠错，以在出现故障时对其进行修复。谷歌在2021年7月宣布，其Sycamore处理器能够检测并修复其超导量子比特中的错误，但执行此操作所需的额外硬件引入的错误多于修复的错误。马里兰州联合量子研究所的研究人员后来设法用他们捕获的离子量子比特通过了这个关键的收支平衡阈值。
即便如此，现在还为时过早。如果通用量子计算机在新的一年解决了一个有用的问题，那将是“相当令人震惊的”。在任意时间内保护单个编码的量子位，更不用说对数千或数百万个编码的量子位进行计算了。
量子计算机需要多大才能破解比特币加密或模拟分子？
预计量子计算机将具有颠覆性，并可能影响许多行业领域。因此，英国和荷兰的研究人员决定 探索 两个截然不同的量子问题：破解比特币（一种数字货币）的加密以及模拟负责生物固氮的分子。研究人员描述了他们创建的一种工具，用于确定解决此类问题需要多大的量子计算机以及需要多长时间。
这一领域的大部分现有工作都集中在特定的硬件平台、超导设备上，就像 IBM 和谷歌正在努力开发的那样。不同的硬件平台在关键硬件规格上会有很大差异，例如运算速率和对量子比特（量子比特）的控制质量。许多最有前途的量子优势用例将需要纠错量子计算机。纠错可以通过补偿量子计算机内部的固有错误来运行更长的算法，但它是以更多物理量子比特为代价的。从空气中提取氮来制造用于肥料的氨是非常耗能的，改进这一过程可能会影响世界粮食短缺和气候危机。相关分子的模拟目前甚至超出了世界上最快的超级计算机的能力，但应该在下一代量子计算机的范围内。
我们的工具根据关键硬件规格自动计算纠错开销。为了让量子算法运行得更快，我们可以通过添加更多物理量子位来并行执行更多操作。我们根据需要引入额外的量子位以达到所需的运行时间，这严重依赖于物理硬件级别的操作速率。大多数量子计算硬件平台都是有限的，因为只有彼此相邻的量子位才能直接交互。在其他平台中，例如一些捕获离子的设计，量子位不在固定位置，而是可以物理移动——这意味着每个量子位可以直接与大量其他量子位相互作用。
我们 探索 了如何最好地利用这种连接遥远量子位的能力，目的是用更少的量子位在更短的时间内解决问题。我们必须继续调整纠错策略以利用底层硬件的优势，这可能使我们能够使用比以前假设的更小的量子计算机来解决影响深远的问题。
量子计算机在破解许多加密技术方面比经典计算机更强大。世界上大多数安全通信设备都使用 RSA 加密。RSA 加密和比特币使用的一种（椭圆曲线数字签名算法）有一天会容易受到量子计算攻击，但今天，即使是最大的超级计算机也永远不会构成严重威胁。研究人员估计，一台量子计算机需要的大小才能在它实际上会构成威胁的一小段时间内破解比特币网络的加密——在它宣布和集成到区块链之间。交易支付的费用越高，这个窗口就越短，但可能从几分钟到几小时不等。
当今最先进的量子计算机只有50-100个量子比特。“我们估计需要30[百万] 到3亿物理量子比特，这表明比特币目前应该被认为是安全的，不会受到量子攻击，但这种尺寸的设备通常被认为是可以实现的，未来的进步可能会进一步降低要求。比特币网络可以对量子安全加密技术执行‘硬分叉’，但这可能会由于内存需求增加而导致网络扩展问题。
研究人员强调了量子算法和纠错协议的改进速度。四年前，我们估计捕获离子设备需要 10 亿个物理量子比特才能破解 RSA 加密，这需要一个面积为 100 x 100 平方米的设备。现在，随着全面改进，这可能会显着减少到仅仅 2.5 x 2.5 平方米的面积。大规模纠错量子计算机应该能够解决经典计算机无法解决的重要问题。模拟分子可应用于能源效率、电池、改进的催化剂、新材料和新药的开发。进一步的应用程序全面存在——包括金融、大数据分析、飞机设计的流体流动和物流优化。
什么是量子启示录？
想象一个加密的秘密文件突然被破解的世界——这就是所谓的“量子启示录”。简而言之，量子计算机的工作方式与上个世纪开发的计算机完全不同。从理论上讲，它们最终可能会比今天的机器快很多很多倍。这意味着面对一个极其复杂和耗时的问题——比如试图解密数据——其中有数十亿的多个排列，如果有的话，一台普通的计算机需要很多年才能破解这些加密。但理论上，未来的量子计算机可以在几秒钟内完成这项工作。这样的计算机可以为人类解决各种问题。英国政府正在牛津郡哈威尔投资国家量子计算中心，希望彻底改变该领域的研究。
一种用于量子计算的新语言
Twist是麻省理工学院开发的一种编程语言，可以描述和验证哪些数据被纠缠在一起，以防止量子程序中的错误。时间结晶、微波炉、钻石，这三个不同的东西有什么共同点？量子计算。与使用比特的传统计算机不同，量子计算机使用量子比特将信息编码为0或1，或两者同时编码。再加上来自量子物理学的各种力量，这些冰箱大小的机器可以处理大量信息——但它们远非完美无缺。就像我们的普通计算机一样，我们需要有正确的编程语言才能在量子计算机上正确计算。
对量子计算机进行编程需要了解一种叫做“纠缠”的东西，这是一种用于各种量子比特的计算机，它可以转化为强大的能量。当两个量子位纠缠在一起时，一个量子位上的动作可以改变另一个量子位的值，即使它们在物理上是分开的，这引起了爱因斯坦对“远距离幽灵动作”的描述。但这种效力同样是弱点的来源。在编程时，丢弃一个量子位而不注意它与另一个量子位的纠缠会破坏另一个量子位中存储的数据，从而危及程序的正确性。
麻省理工学院计算机科学与人工智能 (CSAIL) 科学家旨在通过创建自己的量子计算编程语言 Twist 来解开谜团。Twist 可以通过经典程序员可以理解的语言来描述和验证量子程序中纠缠了哪些数据。该语言使用一个称为纯度的概念，它强制不存在纠缠并产生更直观的程序，理想情况下错误更少。例如，程序员可以使用 Twist 表示程序作为垃圾生成的临时数据不会与程序的答案纠缠在一起，从而可以安全地丢弃。
虽然新兴领域可能会让人感觉有点浮华和未来感，但脑海中浮现出巨大的金属机器的图像，但量子计算机具有在经典无法解决的任务中实现计算突破的潜力，例如密码学和通信协议、搜索以及计算物理和化学。计算科学的主要挑战之一是处理问题的复杂性和所需的计算量。经典的数字计算机需要非常大的指数位数才能处理这样的模拟，而量子计算机可能会使用非常少量的量子位来做到这一点——如果那里有正确的程序。 “我们的语言 Twist 允许开发人员通过明确说明何时不得与另一个量子位纠缠来编写更安全的量子程序，”麻省理工学院电气工程和计算机科学博士生、有关 Twist的新论文的主要作者 Charles Yuan 说. “因为理解量子程序需要理解纠缠，我们希望 Twist 为开发语言铺平道路，让程序员更容易应对量子计算的独特挑战。”
解开量子纠缠
想象一个木箱，它的一侧伸出一千根电缆。您可以将任何电缆从包装盒中拉出，也可以将其完全推入。
在你这样做一段时间后，电缆会形成一个位模式——零和一——取决于它们是在里面还是在外面。这个盒子代表了经典计算机的内存。该计算机的程序是关于何时以及如何拉电缆的一系列指令。
现在想象第二个外观相同的盒子。这一次，你拉一根电缆，看到它出现时，其他几根电缆被拉回了里面。显然，在盒子内部，这些电缆不知何故相互缠绕。
第二个框是量子计算机的类比，理解量子程序的含义需要理解其数据中存在的纠缠。但是检测纠缠并不简单。你看不到木箱，所以你能做的最好的就是尝试拉动电缆并仔细推理哪些是纠缠的。同样，今天的量子程序员不得不用手推理纠缠。这就是 Twist 的设计有助于按摩其中一些交错的部分。
科学家们设计的Twist具有足够的表现力，可以为着名的量子算法编写程序并识别其实现中的错误。为了评估Twist的设计，他们对程序进行了修改，以引入某种对于人类程序员来说相对不易察觉的错误，并表明Twist可以自动识别错误并拒绝程序。
他们还测量了程序在运行时方面的实际执行情况，与现有的量子编程技术相比，它的开销不到4%。
对于那些担心量子在破解加密系统方面的“肮脏”名声的人来说，Yuan 表示，目前还不清楚量子计算机在实践中能够在多大程度上实现其性能承诺。“在后量子密码学方面正在进行大量研究，这些研究之所以存在，是因为即使是量子计算也不是万能的。到目前为止，有一组非常具体的应用程序，人们在这些应用程序中开发了量子计算机可以超越经典计算机的算法和技术。”
重要的下一步是使用Twist创建更高级别的量子编程语言。今天的大多数量子编程语言仍然类似于汇编语言，将低级操作串在一起，没有注意数据类型和函数等东西，以及经典软件工程中的典型内容。
量子计算机容易出错且难以编程。通过引入和推理程序代码的“纯度”，Twist 通过保证一段纯代码中的量子位不会被不在该代码中的位更改，朝着简化量子编程迈出了一大步。 这项工作得到了麻省理工学院-IBM 沃森人工智能实验室、国家科学基金会和海军研究办公室的部分支持。
【注释. 量子计算机】
量子计算机是一种直接利用量子力学现象（如叠加和纠缠）对数据进行运算的计算设备。量子计算背后的基本原理是量子属性可以用来表示数据并对这些数据执行操作。
尽管量子计算仍处于起步阶段，但已经进行了一些实验，在这些实验中，量子计算操作是在非常少量的量子比特（量子二进制数字）上执行的。实践和理论研究都在继续进行，许多国家政府和军事资助机构支持量子计算研究，以开发用于民用和国家安全目的的量子计算机，例如密码分析。
如果可以建造大规模的量子计算机，它们将能够比我们目前的任何经典计算机（例如 Shor 算法）更快地解决某些问题。量子计算机不同于DNA计算机和基于晶体管的传统计算机等其他计算机。一些计算架构（例如光学计算机）可能会使用经典的电磁波叠加。如果没有一些特定的量子力学资源，例如纠缠，推测不可能超过经典计算机的指数优势。
⑨ 目前常用的加密解密算法有哪些
加密算法
加密技术是对信息进行编码和解码的技术，编码是把原来可读信息（又称明文）译成代码形式（又称密文），其逆过程就是解码（解密）。加密技术的要点是加密算法，加密算法可以分为对称加密、不对称加密和不可逆加密三类算法。
对称加密算法 对称加密算法是应用较早的加密算法，技术成熟。在对称加密算法中，数据发信方将明文（原始数据）和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密，这就要求解密方事先必须知道加密密钥。对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。不足之处是，交易双方都使用同样钥匙，安全性得不到保证。此外，每对用户每次使用对称加密算法时，都需要使用其他人不知道的惟一钥匙，这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量成几何级数增长，密钥管理成为用户的负担。对称加密算法在分布式网络系统上使用较为困难，主要是因为密钥管理困难，使用成本较高。在计算机专网系统中广泛使用的对称加密算法有DES和IDEA等。美国国家标准局倡导的AES即将作为新标准取代DES。
不对称加密算法不对称加密算法使用两把完全不同但又是完全匹配的一对钥匙—公钥和私钥。在使用不对称加密算法加密文件时，只有使用匹配的一对公钥和私钥，才能完成对明文的加密和解密过程。加密明文时采用公钥加密，解密密文时使用私钥才能完成，而且发信方（加密者）知道收信方的公钥，只有收信方（解密者）才是唯一知道自己私钥的人。不对称加密算法的基本原理是，如果发信方想发送只有收信方才能解读的加密信息，发信方必须首先知道收信方的公钥，然后利用收信方的公钥来加密原文；收信方收到加密密文后，使用自己的私钥才能解密密文。显然，采用不对称加密算法，收发信双方在通信之前，收信方必须将自己早已随机生成的公钥送给发信方，而自己保留私钥。由于不对称算法拥有两个密钥，因而特别适用于分布式系统中的数据加密。广泛应用的不对称加密算法有RSA算法和美国国家标准局提出的DSA。以不对称加密算法为基础的加密技术应用非常广泛。
不可逆加密算法 不可逆加密算法的特征是加密过程中不需要使用密钥，输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文，这种加密后的数据是无法被解密的，只有重新输入明文，并再次经过同样不可逆的加密算法处理，得到相同的加密密文并被系统重新识别后，才能真正解密。显然，在这类加密过程中，加密是自己，解密还得是自己，而所谓解密，实际上就是重新加一次密，所应用的“密码”也就是输入的明文。不可逆加密算法不存在密钥保管和分发问题，非常适合在分布式网络系统上使用，但因加密计算复杂，工作量相当繁重，通常只在数据量有限的情形下使用，如广泛应用在计算机系统中的口令加密，利用的就是不可逆加密算法。近年来，随着计算机系统性能的不断提高，不可逆加密的应用领域正在逐渐增大。在计算机网络中应用较多不可逆加密算法的有RSA公司发明的MD5算法和由美国国家标准局建议的不可逆加密标准SHS(Secure Hash Standard:安全杂乱信息标准)等。
加密技术
加密算法是加密技术的基础，任何一种成熟的加密技术都是建立多种加密算法组合，或者加密算法和其他应用软件有机结合的基础之上的。下面我们介绍几种在计算机网络应用领域广泛应用的加密技术。
非否认（Non-repudiation）技术 该技术的核心是不对称加密算法的公钥技术，通过产生一个与用户认证数据有关的数字签名来完成。当用户执行某一交易时，这种签名能够保证用户今后无法否认该交易发生的事实。由于非否认技术的操作过程简单，而且直接包含在用户的某类正常的电子交易中，因而成为当前用户进行电子商务、取得商务信任的重要保证。
PGP（Pretty Good Privacy）技术 PGP技术是一个基于不对称加密算法RSA公钥体系的邮件加密技术，也是一种操作简单、使用方便、普及程度较高的加密软件。PGP技术不但可以对电子邮件加密，防止非授权者阅读信件；还能对电子邮件附加数字签名，使收信人能明确了解发信人的真实身份；也可以在不需要通过任何保密渠道传递密钥的情况下，使人们安全地进行保密通信。PGP技术创造性地把RSA不对称加密算法的方便性和传统加密体系结合起来，在数字签名和密钥认证管理机制方面采用了无缝结合的巧妙设计，使其几乎成为最为流行的公钥加密软件包。
数字签名（Digital Signature）技术 数字签名技术是不对称加密算法的典型应用。数字签名的应用过程是，数据源发送方使用自己的私钥对数据校验和或其他与数据内容有关的变量进行加密处理，完成对数据的合法“签名”，数据接收方则利用对方的公钥来解读收到的“数字签名”，并将解读结果用于对数据完整性的检验，以确认签名的合法性。数字签名技术是在网络系统虚拟环境中确认身份的重要技术，完全可以代替现实过程中的“亲笔签字”，在技术和法律上有保证。在公钥与私钥管理方面，数字签名应用与加密邮件PGP技术正好相反。在数字签名应用中，发送者的公钥可以很方便地得到，但他的私钥则需要严格保密。
PKI（Public Key Infrastructure）技术 PKI技术是一种以不对称加密技术为核心、可以为网络提供安全服务的公钥基础设施。PKI技术最初主要应用在Internet环境中，为复杂的互联网系统提供统一的身份认证、数据加密和完整性保障机制。由于PKI技术在网络安全领域所表现出的巨大优势，因而受到银行、证券、政府等核心应用系统的青睐。PKI技术既是信息安全技术的核心，也是电子商务的关键和基础技术。由于通过网络进行的电子商务、电子政务等活动缺少物理接触，因而使得利用电子方式验证信任关系变得至关重要，PKI技术恰好能够有效解决电子商务应用中的机密性、真实性、完整性、不可否认性和存取控制等安全问题。一个实用的PKI体系还必须充分考虑互操作性和可扩展性。PKI体系所包含的认证中心（CA）、注册中心（RA）、策略管理、密钥与证书管理、密钥备份与恢复、撤销系统等功能模块应该有机地结合在一起。
加密的未来趋势
尽管双钥密码体制比单钥密码体制更为可靠，但由于计算过于复杂，双钥密码体制在进行大信息量通信时，加密速率仅为单钥体制的1/100，甚至是 1/1000。正是由于不同体制的加密算法各有所长，所以在今后相当长的一段时期内，各类加密体制将会共同发展。而在由IBM等公司于1996年联合推出的用于电子商务的协议标准SET（Secure Electronic Transaction）中和1992年由多国联合开发的PGP技术中，均采用了包含单钥密码、双钥密码、单向杂凑算法和随机数生成算法在内的混合密码系统的动向来看，这似乎从一个侧面展示了今后密码技术应用的未来。
在单钥密码领域，一次一密被认为是最为可靠的机制，但是由于流密码体制中的密钥流生成器在算法上未能突破有限循环，故一直未被广泛应用。如果找到一个在算法上接近无限循环的密钥流生成器，该体制将会有一个质的飞跃。近年来，混沌学理论的研究给在这一方向产生突破带来了曙光。此外，充满生气的量子密码被认为是一个潜在的发展方向，因为它是基于光学和量子力学理论的。该理论对于在光纤通信中加强信息安全、对付拥有量子计算能力的破译无疑是一种理想的解决方法。
由于电子商务等民用系统的应用需求，认证加密算法也将有较大发展。此外，在传统密码体制中，还将会产生类似于IDEA这样的新成员，新成员的一个主要特征就是在算法上有创新和突破，而不仅仅是对传统算法进行修正或改进。密码学是一个正在不断发展的年轻学科，任何未被认识的加/解密机制都有可能在其中占有一席之地。
目前，对信息系统或电子邮件的安全问题，还没有一个非常有效的解决方案，其主要原因是由于互联网固有的异构性，没有一个单一的信任机构可以满足互联网全程异构性的所有需要，也没有一个单一的协议能够适用于互联网全程异构性的所有情况。解决的办法只有依靠软件代理了，即采用软件代理来自动管理用户所持有的证书（即用户所属的信任结构）以及用户所有的行为。每当用户要发送一则消息或一封电子邮件时，代理就会自动与对方的代理协商，找出一个共同信任的机构或一个通用协议来进行通信。在互联网环境中，下一代的安全信息系统会自动为用户发送加密邮件，同样当用户要向某人发送电子邮件时，用户的本地代理首先将与对方的代理交互，协商一个适合双方的认证机构。当然，电子邮件也需要不同的技术支持，因为电子邮件不是端到端的通信，而是通过多个中间机构把电子邮件分程传递到各自的通信机器上，最后到达目的地。