前途无量的量子计算如何影响安全 (前途无量的量怎么写)

虽然彻底改革安全协议为量子计算做准备可能还为时过早，另外目前还没有后量子(post-quantum)加密标准。

后量子密码是能够抵抗量子计算机对现有密码算法攻击的新一代密码算法。所谓“后”，是因为量子计算机的出现，现有的绝大多数公钥密码算法(RSA、Diffie-Hellman、椭圆曲线等)能被足够大和稳定的量子计算机攻破，所以可以抵抗这种攻击的密码算法可以在量子计算和其之后时代存活下来，所以被称为“后量子密码”或“抗量子密码”。实现后量子密码算法主要有 4 种途径：

1、基于哈希 (Hash-based)：最早出现于 1979 年，主要用于构造数字签名。代表算法：Merkle 哈希树签名、XMSS、Lamport 签名等。

2、基于编码 (Code-based)：最早出现于 1978 年，主要用于构造加密算法。代表算法：McEliece。

3、基于多变量 (Multivariate-based)：最早出现于 1988 年，主要用于构造数字签名、加密、密钥交换等。代表方法/算法：HFE (Hidden Field Equations)、Rainbow (Unbalanced Oil and Vinegar (UOV) 方法)、HFEv- 等。

4、基于格(Lattice-based)：最早出现于 1996 年，主要用于构造加密、数字签名、密钥交换，以及众多高级密码学应用，如：属性加密 (Attribute-based encryption)、陷门函数 (Trapdoor functions)、伪随机函数 (Pseudorandom functions)、同态加密 (Homomorphic Encryption) 等。代表算法：NTRU 系列、NewHope (Google 测试过的)、一系列同态加密算法 (BGV、GSW、FV 等)。

如果你在过去几年里一直在跟踪量子加密安全技术趋势，你肯定听说过“量子计算”这个词，许多人将其称为计算技术的下一个前沿发展趋势。从理论上讲，计算机有可能超越当今最快的超级计算机的能力，从而导致许多新的初创公司将精力集中在量子计算领域。

但量子计算在当前状态下的实践性如何?其中有多少是炒作成分?量子技术的发展对安防行业意味着什么?为了回答这些问题，我们需要简要了解一下量子计算机的全部内容。

传统计算机，包括你最有可能用来阅读本文的计算机，是由硅芯片上的数百万(甚至数十亿)个微型晶体管构成的。这些计算机使用二进制数字或“位”来存储和处理数据，这些数字或“位”表示可以具有恰好一个值(0 和 1)的逻辑状态。这意味着每条数据都可以再现为完全相同的结果，这只是一个开关晶体管的问题。量子计算机依赖的不是位，而是量子位，这是用于量子信息的基本单位。

量子力学中存在某些在非量子世界中没有真正等效的属性，例如叠加，它基本上是指一个量子系统存在于不止一种状态。以电子为例，它可能是向上旋转，也可能是向下旋转，这种特性只有在我们测量电子时才能确定，这意味着它同时处于两种状态，或处于叠加状态。

与传统计算机必须依次分析 1 和 0 不同，叠加的特性允许一个量子位同时表示 1 和 0，从而使数据的分析和计算速度大大加快。一个很好的类比是一个人试图打开密码锁。传统计算机类似于有能力测试一个接一个位置的人，换句话说，它是如何完成的。虽然这最终可以实现，但要解锁密码锁需要很长时间。另一方面，量子计算机可以比作一个人，他可以奇迹般地同时测试所有可能的位置，因此能够在短时间内打开锁。

关于量子计算机，需要了解的一件重要的事情是，它们并不是为了在我们生活的各个方面取代传统计算机而设计的。量子计算机的优势在于其执行复杂模拟和处理非线性系统的能力，如天气和气候模式、仿生设备设计或寻找质数。

另一方面，在提供具体结果和解决实际问题方面，传统的超级计算机仍将占上风。换句话说，量子计算机并不是推动我们进入下一次计算进化的助推器;最有可能的情况是，我们仍然会同时使用传统计算机和量子计算机。

量子计算及其对安全的影响

那么，量子计算和安全有什么关系呢?在目前的状态下，还没有多少进展：今天的量子计算机本质上是科技公司和研究人员试验算法和软件以确定哪些算法和软件有效的试验台。在供应商向公众提供量子计算访问之前，还有很多工作要做。当那一天到来时，几乎可以肯定的是，量子计算机将由供应商托管，并安置在具有极其严格安全协议的专门数据中心。

最有可能的情况是，量子计算机将成为民族国家攻击者使用的工具，而不是普通的地下网络犯罪分子。算法也有可能成为有价值的资源，可能成为间谍或破坏活动的目标。

从更直接的安全影响来看，量子计算最重要的影响可能是它对密码学的影响。与传统计算机不同，传统计算机依赖伪随机随机生成器进行密码学(它们无法自行生成真正的随机数);量子计算机，就其本质而言，具有真正的随机数生成器，这使得它们非常适合加密。不幸的是，量子计算机的强度也会使其成为攻击者手中的危险工具。

从理论上讲，今天的计算机可以破解加密密钥。然而，这样做需要大量的时间和资源。另一方面，回到密码锁的比喻，量子计算机可以同时通过不同的密码组合，使得当前的加密方法——例如高级加密标准 (AES)，变得微不足道。

其中一个可能受到量子计算技术严重影响的系统是公钥基础设施，这是一套标准、协议和技术(包括数字证书和代码签名)，确保在互联网和云上传递的数据的完整性。公钥基础设施的优势在于其加密过程，它允许在不安全的网络上进行安全通信。虽然使用我们目前的计算技术几乎不可能破解这些过程，但量子计算机可以将破解公钥密码术所需的时间从数年缩短到数小时。

这个问题的一个潜在解决方案可能是制作更长的密钥。然而，这种方法在延迟方面有其自身的一系列挑战：较长的密钥将需要更多的资源来接收和解密数据，甚至可能不适合在许多现代电子产品中使用的微型嵌入式芯片。在这种情况下，想要检索只有几个字节大小的有效载荷的用户可能需要下载一个大几个字节的加密包，例如，一个包含200字节文件的4MB数据包。

虽然这看起来没什么大不了的，但它可能会对现实生活中的使用产生重大影响，尤其是在涉及某些技术的实时数据传输时，例如车辆、飞机、手术机器人和任何需要快速和持续通信，例如，使用很长的密钥，飞机中的涡轮机可能需要 10 秒来解密来自飞行员的命令。

幸运的是，研究人员和政府组织已经开始开发可以在后量子世界中运行的公钥算法。美国国家标准与技术研究院 (NIST) 于 2015 年发现了加密问题，并于 2017 年启动了后量子加密已经。

为后量子时代做好准备

仅在过去的五年里，量子计算就取得了巨大的发展。虽然从商业和公共用途的角度来看，我们似乎离实际可行性还很远，但它可能会在未来10年左右发生。

许多当前的系统和技术都有很长的生命周期，例如，根证书的生命周期为 25 年并不少见。由于量子计算机有可能在大约 10 年内投入商业使用，这意味着没有适当协议的旧证书将非常脆弱，以防止基于量子的攻击。

全息影像技术

全息技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片；其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。 [编辑本段]原理　全息原理是“一个系统原则上可以由它的边界上的一些自由度完全描述”，是基于黑洞的量子性质提出的一个新的基本原理。其实这个基本原理是联系量子元和量子位结合的量子论的。其数学证明是，时空有多少维，就有多少量子元；有多少量子元，就有多少量子位。它们一起组成类似矩阵的时空有限集，即它们的排列组合集。全息不全，是说选排列数，选空集与选全排列，有对偶性。即一定维数时空的全息性完全等价于少一个量子位的排列数全息性；这类似“量子避错编码原理”，从根本上解决了量子计算中的编码错误造成的系统计算误差问题。而时空的量子计算，类似生物DNA的双螺旋结构的双共轭编码，它是把实与虚、正与负双共轭编码组织在一起的量子计算机。这可叫做“生物时空学”，这其中的“熵”，也类似“宏观的熵”，不但指混乱程度，也指一个范围。时间指不指一个范围？从“源于生活”来说，应该指。因此，所有的位置和时间都是范围。位置“熵”为面积“熵”，时间“熵”为热力学箭头“熵”。其次，类似N数量子元和N数量子位的二元排列，与N数行和N数列的行列式或矩阵类似的二元排列，其中有一个不相同，是行列式或矩阵比N数量子元和N数量子位的二元排列少了一个量子位，这是否类似全息原理，N数量子元和N数量子位的二元排列是一个可积系统，它的任何动力学都可以用低一个量子位类似N数行和N数列的行列式或矩阵的场论来描述呢？数学上也许是可以证明或探究的。 1、反德西特空间，即为点、线、面内空间，是可积的。因为点、线、面内空间与点、线、面外空间交接处趋于“超零”或“零点能”零，到这里是一个可积系统，它的任何动力学都可以有一个低一维的场论来实现。也就是说，由于反德西特空间的对称性，点、线、面内空间场论中的对称性，要大于原来点、线、面外空间的洛仑兹对称性，这个比较大一些的对称群叫做共形对称群。当然这能通过改变反德西特空间内部的几何来消除这个对称性，从而使得等价的场论没有共形对称性，这可叫新共形共形。如果把马德西纳空间看作“点外空间”，一般“点外空间”或“点内空间”也可看作类似球体空间。反德西特空间，即“点内空间”是场论中的一种特殊的极限。 “点内空间”的经典引力与量子涨落效应，其弦论的计算很复杂，计算只能在一个极限下作出。例如上面类似反德西特空间的宇宙质量轨道圆的暴涨速率，是光速的8.88倍，就是在一个极限下作出的。在这类极限下，“点内空间”过渡到一个新的时空，或叫做pp波背景。可精确地计算宇宙弦的多个态的谱，反映到对偶的场论中，我们可获得物质族质量谱计算中一些算子的反常标度指数。 2、这个技巧是，弦并不是由有限个球量子微单元组成的。要得到通常意义下的弦，必须取环量子弦论极限，在这个极限下，长度不趋于零，每条由线旋耦合成环量子的弦可分到微单元10的-33次方厘米，而使微单元的数目不是趋于无限大，从而使得弦本身对应的物理量如能量动量是有限的。在场论的算子构造中，如果要得到pp波背景下的弦态，我们恰好需要取这个极限。这样，微单元模型是一个普适的构造，也清楚了。在pp波这个特殊的背景之下，对应的场论描述也是一个可积系统。 [编辑本段]特点和优势　1、再造出来的立体影像有利于保存珍贵的艺术品资料进行收藏。 2、拍摄时每一点都记录在全息片的任何一点上，一旦照片损坏也关系不大。 3、全息照片的景物立体感强，形象逼真，借助激光器可以在各种展览会上进行展示，会得到非常好的效果。 [编辑本段]应用　全息学的原理适用于各种形式的波动，如X射线、微波、声波、电子波等。只要这些波动在形成干涉花样时具有足够的相干性即可。光学全息术可望在立体电影、电视、展览、显微术、干涉度量学、投影光刻、军事侦察监视、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、艺术品、信息存储、遥感，研究和记录物理状态变化极快的瞬时现象、瞬时过程（如爆炸和燃烧）等各个方面获得广泛应用。在生活中，也常常能看到全息摄影技术的运用。比如，在一些信用卡和纸币上，就有运用了俄国物理学家尤里·丹尼苏克在20世纪60年代发明的全彩全息图像技术制作出的聚酯软胶片上的“彩虹”全息图像。但这些全息图像更多只是作为一种复杂的印刷技术来实现防伪目的，它们的感光度低，色彩也不够逼真，远不到乱真的境界。研究人员还试着使用重铬酸盐胶作为感光乳剂，用来制作全息识别设备。在一些战斗机上配备有此种设备，它们可以使驾驶员将注意力集中在敌人身上。把一些珍贵的文物用这项技术拍摄下来，展出时可以真实地立体再现文物，供参观者欣赏，而原物妥善保存，防失窃，大型全息图既可展示轿车、卫星以及各种三维广告，亦可采用脉冲全息术再现人物肖像、结婚纪念照。小型全息图可以戴在颈项上形成美丽装饰，它可再现人们喜爱的动物，多彩的花朵与蝴蝶。迅猛发展的模压彩虹全息图，既可成为生动的卡通片、贺卡、立体邮票，也可以作为防伪标识出现在商标、证件卡、银行信用卡，甚至钞票上。装饰在书籍中的全息立体照片，以及礼品包装上闪耀的全息彩虹，使人们体会到21世纪印刷技术与包装技术的新飞跃。模压全息标识，由于它的三维层次感，并随观察角度而变化的彩虹效应，以及千变万化的防伪标记，再加上与其他高科技防伪手段的紧密结合，把新世纪的防伪技术推向了新的辉煌顶点。除光学全息外，还发展了红外、微波和超声全息技术，这些全息技术在军事侦察和监视上有重要意义。我们知道，一般的雷达只能探测到目标方位、距离等，而全息照相则能给出目标的立体形象，这对于及时识别飞机、舰艇等有很大作用。因此，备受人们的重视。但是由于可见光在大气或水中传播时衰减很快，在不良的气候下甚至于无法进行工作。为克服这个困难发展出红外、微波及超声全息技术，即用相干的红外光、微波及超声波拍摄全息照片，然后用可见光再现物象，这种全息技术与普通全息技术的原理相同。技术的关键是寻找灵敏记录的介质及合适的再现方法。 　超声全息照相能再现潜伏于水下物体的三维图样，因此可用来进行水下侦察和监视。由于对可见光不透明的物体，往往对超声波透明，因此超声全息可用于水下的军事行动，也可用于医疗透视以及工业无损检测测等。除用光波产生全息图外，已发展到可用计算机产生全息图。全息图用途很广，可作成各种薄膜型光学元件，如各种透镜、光栅、滤波器等，可在空间重叠，十分紧凑、轻巧，适合于宇宙飞行使用。使用全息图贮存资料，具有容量大、易提取、抗污损等优点。全息照相的方法从光学领域推广到其他领域。如微波全息、声全息等得到很大发展，成功地应用在工业医疗等方面。地震波、电子波、X射线等方面的全息也正在深入研究中。全息图有极其广泛的应用。如用于研究火箭飞行的冲击波、飞机机翼蜂窝结构的无损检验等。现在不仅有激光全息，而且研究成功白光全息、彩虹全息，以及全景彩虹全息，使人们能看到景物的各个侧面。全息三维立体显示正在向全息彩色立体电视和电影的方向发展。全息技术不仅在实际生活中正得到广泛应用，而且在上世纪兴起并快速发展的科幻文学中也有大量描写和应用，有兴趣的话可去看看。可见全息技术在未来的发展前景将是十分光明的。 [编辑本段]全息摄影　全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。普通摄影是记录物体面上的光强分布，它不能记录物体反射光的位相信息，因而失去了立体感。全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。全息摄影可应用于工业上进行无损探伤，超声全息，全息显微镜，全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面。全息摄影的拍摄要求　为了拍出一张满意的全息照片，拍摄系统必须具备以下要求：　（1）光源必须是相干光源　通过前面分析知道，全息照相是根据光的干涉原理，所以要求光源必须具有很好的相干性。激光的出现，为全息照相提供了一个理想的光源。这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性，实验中采用He-Ne激光器，用其拍摄较小的漫散物体，可获得良好的全息图。（2）全息照相系统要具有稳定性　由于全息底片上记录的是干涉条纹，而且是又细又密的干涉条纹，所以在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊，甚至使干涉条纹无法记录。比如，拍摄过程中若底片位移一个微米，则条纹就分辨不清，为此，要求全息实验台是防震的。全息台上的所有光学器件都用磁性材料牢固地吸在工作台面钢板上。另外，气流通过光路，声波干扰以及温度变化都会引起周围空气密度的变化。因此，在曝光时应该禁止大声喧哗，不能随意走动，保证整个实验室绝对安静。我们的经验是，各组都调好光路后，同学们离开实验台，稳定一分钟后，再在同一时间内爆光，得到较好的效果。 　（3）物光与参考光应满足　物光和参考光的光程差应尽量小，两束光的光程相等最好，最多不能超过2cm，调光路时用细绳量好；两速光之间的夹角要在30°～60°之间，最好在45°左右，因为夹角小，干涉条纹就稀，这样对系统的稳定性和感光材料分辨率的要求较低；两束光的光强比要适当，一般要求在1∶1～1∶10之间都可以，光强比用硅光电池测出。（4）使用高分辨率的全息底片　因为全息照相底片上记录的是又细又密的干涉条纹，所以需要高分辨率的感光材料。普通照相用的感光底片由于银化物的颗粒较粗，每毫米只能记录50～100个条纹，天津感光胶片厂生产的I型全息干板，其分辨率可达每毫米3000条，能满足全息照相的要求。（5）全息照片的冲洗过程　冲洗过程也是很关键的。我们按照配方要求配药，配出显影液、停影液、定影液和漂白液。上述几种药方都要求用蒸馏水配制，但实验证明，用纯净的自来水配制，也获得成功。冲洗过程要在暗室进行，药液千万不能见光，保持在室温20℃左右进行冲洗，配制一次药液保管得当，可使用一个月左右。 

狭义相对论和广义相对论中的时间延缓有什么的不同地方？

相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是光速不变原理，相对性原理和等效原理。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观条件下的物体。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”，“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论狭义相对论，是只限于讨论惯性系情况的相对论。牛顿时空观认为空间是平直的、各向同性的和各点同性的的三维空间，时间是独立于空间的单独一维（因而也是绝对的）。狭义相对论认为空间和时间并不相互独立，而是一个统一的四维时空整体，并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中，整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的，这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况。狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设，结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹变换。广义相对论广义相对论是爱因斯坦在1915年发表的理论。爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实,在10 − 12的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别)。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身故有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。以上是理论的解释！通俗点来说就是广义是比较宏观，比较大的事物，而狭义是比较微观，比较小的事物

人工智能的前景怎么样？

当前人工智能技术正处于飞速发展时期，大量的人工智能公司雨后春笋般层出不穷，国际的大型IT企业在不断收购新建立的公司，网络行业内的顶尖人才试图抢占行业制高点。人工智能技术发展过程中催生了许多新兴行业的出现，比如智能机器人、手势控制、自然语言处理、虚拟私人助理等。 2016年，国际著名的咨询公司对全球超过900家人工智能企业的发展情况进行了统计分析，结果显示，21世纪，人工智能行业已经成为各国重要的创业及投资点，全球人工智能企业总融资金额超过48亿美元。

在大数据时代，人工智能相关技术得到了越来越多的关注，市场对于人工智能产品的呼声也越来越高，不少科技公司都陆续开始在人工智能领域实施战略布局，由于人工智能人才相对比较短缺，所以人才的争夺也比较激烈。另外，由于相关人才的数量比较少，而且培养周期比较长，所以人工智能人才在未来较长一段时间内依然会有一定的缺口。

未来人工智能的就业和发展前景都是非常值得期待的，原因有以下几点：

一是智能化是未来的重要趋势之一。

1、随着互联网的发展，大数据、云计算和物联网等相关技术会陆续普及应用，在这个大背景下，智能化必然是发展趋势之一。

2、人工智能相关技术将首先在互联网行业开始应用，然后陆续普及到其他行业。所以，从大的发展前景来看，人工智能相关领域的发展前景还是非常广阔的。

二是产业互联网的发展必然会带动人工智能的发展。

1、互联网当前正在从消费互联网向产业互联网发展，产业互联网将综合应用物联网、大数据和人工智能等相关技术来赋能广大传统行业。

2、人工智能作为重要的技术之一，必然会在产业互联网发展的过程中释放出大量的就业岗位。

三是人工智能技术将成为职场人的必备技能之一。

1、随着智能体逐渐走进生产环境，未来职场人在工作过程中将会频繁的与大量的智能体进行交流和合作，这对于职场人提出了新的要求。

2、未来需要掌握人工智能的相关技术。从这个角度来看，未来掌握人工智能技术将成为一个必然的趋势，相关技能的教育市场也会迎来巨大的发展机会。

四是人工智能取代人力，对全球的经济产生影响