早已在30年前，就已出现量子计算及量子通信概念；当时科学杂志拒绝发布任何有关此类主题的早期资料。其原因在于，量子计算及量子通信概念给人的感觉更像是科幻小说。现如今，我们已在现实中拥有量子系统；部分量子系统已进入商业销售阶段。量子计算机的出现为安全保护领域提出了需要解决的新问题（主要为加密问题）。
我们生活在充满无线电电波信号及电磁信号的世界中：Wi-Fi、GSM、卫星电视、GPS、FM调频、高速摄像机仅为我们日常生活中利用电磁波的若干实例而已。当然，计算机是该生态系统的重要组成部分之一，其主要形式为主机、笔记本电脑或只能手机。电磁信号的一项重要特征是具有可测量性。我们可在未对电磁信号做出改变的条件下，容易读取电磁信号的所有参数；而这也是为何现如今的上述科技需要实施加密保护的准确原因所在。通过加密，可为需传输的信息提供保护，以便于信息的读取及防止第三方篡改信息。通常情况下，实施通信的相关各方仅可使用唯一的渠道实现语音通信。加密系统的开发者们出色的解决了这一复杂的难题——在所有实施通信的相关人员都可彼此观察对方的条件下，如何妥善处理秘密信息加密密钥的传输问题。该问题的解决方案是所有现代安全保护系统的基础，而量子计算机可能会打破现状。量子密码是否会成为下一代安全解决方案？让我们拭目以待。
标语
名称”量子计算”及”量子密码”可以准确描述相对应的系统。此类系统的基础在于，微粒相互叠加及相互联系中产生的量子影响。
量子计算机无法解决绝大多数日常问题，但利用量子计算机可以快速解决现代加密算法中的一些数学问题。
所有的量子都处于上图右侧的白盒中
深度剖析：SSL、HTTPS、VPN等现代化系统的核心在于，使用密钥及对称算法实施加密的传统型加密数据。对于加密信息发送者及接受者（因此称为对称算法）来说，都在会话开始时，使用另一种非对称式密码系统，协商创建密钥。鉴于非对称算法的计算量非常大，因此仅在密钥协商进程中使用非对称算法。非对称密码系统安全性的基础是，需解决一些复杂的数学问题，如大量数值的整数分解（RSA算法）。对于如此大量数据的乘法或除法运算，将需要花费极为可观的时间，而结果仅是试图使结果按照顺序排序。因此密码系统的设置假设为：间谍可以通过网络连接实施窃听，但间谍需要耗费合理范围之外的时间量（给予密钥长度的不同，可能需要数千万年的时间）计算密钥及解密消息。事实证明，量子计算机可以在此方面提供帮助。使用索尔算法，量子计算机可快速达到所需解决数学问题的最终状态，其速度之快类型于普通计算机计算两个数值之间的乘法。尽管存在一些其他问题（诸如，需要数次执行相同的任务，及在传统计算机帮助下读取结果等），但量子计算机可能非常快速的寻找到所需的大值，进而帮助攻击者计算密钥及解密消息。
另外，无任何缺陷且功能良好的对称算法（如，AES）也可加速暴力破解进程。根据估计结果，在量子计算机上暴力皮接256位的AES密钥速度，等同于在传统计算机上暴力破解128位AES，因此安全水平依然很高。
问题的症结所在
对于因诸多理由希望窃听其同学Facebook会话的每个年龄仅为十几岁的黑客来说，其书桌上不会出现量子计算机的踪影。创建一台全范围的量子计算机设计多许多工程难题，部分专家认为实际上我们无法解决此类工程难题。最主要的挑战为确保量子位处于相互联系状态，其外因在于每个量子系统都趋向于回归至传统计算机状态（缺乏有价值且无法确定的属性）。在这里，我们不可避免的需要提及长期未决的”薛定谔的猫”这一问题，薛定谔的猫无法同时处于死亡及活着两种状态——但是，对于量子计算机来说，必须在长时间内保持这一奇迹般的状态，以拥有实施结果计算及测量所需的足够时间。现代量子计算机原型机可在若干毫秒（在部分实验中，可在两秒内）保持这一状态。当量子位计数数量增加时，该任务将变得更为复杂。为破解密码系统，计算机必须拥有500-2000个量子位（具体数量取决于算法及密钥长度），但现代量子计算机在最大限度下，仅可实施14个量子位的操作。这也是为何现如今的量子计算机无法用于破解您SSL证书的原因所在，但该状况可能在5年内发生改变。
绝大多数理论科学家都需要使用普通或专业级地薛定谔的猫理论——”生活大爆炸”中的佩妮及谢尔顿
达到量子目标的步骤
在此背景下，加拿大的D-Wave公司大胆宣称，其已制造出512量子位的量子计算机；并且，其公司的量子计算机设备已开始在市场中出售。许多专家声称，D-Wave公司的计算机并非”实际意义”上的量子计算机。其原因在于，该公司的产品使用量子退火影响，并且无法证明该公司的产品完全具有量子计算机属性。尽管如此，伴随着科学界的激烈争论，D-Wave公司却挣得丰厚的利润。该公司的客户（诸如，军事任务承包商洛克希德 ·马丁公司及搜索巨头谷歌公司）愿意支付1000万美元购买D-Wave公司的量子计算机设备。在争议满天飞的背景下，该公司的计算机产品确实可以解决特定子集的优化任务，这使得该公司的计算机产品具有量子性质，并可为客户带来实际价值。谷歌公司计划使用D-Wave公司的计算机实施认知实验，洛克希德 ·马丁公司认为，针对F-35喷气式战斗机中所使用的软件，量子计算机具有发现此类软件源代码中现存错误的能力。D-Wave公司的科学家承认，该公司的计算机尚不具有解决其他”量子”任务（如，上文中所述的整数分解）的能力，因此该公司的计算机尚不能对现代的加密算法造成任何威胁。但是，当前存在的另一威胁是：真正意义及功能性的量子计算机已激起大公司及政府的投资热情，此类大公司及政府将在量子开发方面投入更多的资金，加速创建另一种具有加密功能的量子计算机。
D-Wave Two——量子计算机退火器
量子密码
非常有趣的是，量子物理或许可针对该威胁提供解决方法。从理论上来说，如果基于单微粒状态下的连接，完全不可能实现窃听——量子物理法则表明，当测量一个微粒参数时，将导致另一参数的改变。该现象【亦即大家熟知的观察者效应（并经常被人们和不确定性原理所混淆）】，应可解决主要的”传统”通信问题——亦即可能被窃听的问题。每个针对通信所实施的间谍行为都将改变处于传输状态的消息。
每个针对通信所实施的间谍行为都将改变处于传输状态的消息。
在量子通信中，如果出现显著的干扰则意味着通信进程中存在第三方监测连接。当然，您希望防止信息出现泄漏，并希望在出现第三方监测时候，可以立即了解该状况。这也是为何现代量子密码系统仅使用”量子”通信渠道，实施会话加密密钥协商进程的原因所在。此类加密密钥可用于加密通过传统渠道传输的信息。因此，会话各方可以拒绝潜在可能已被拦截的密钥，并通过协商的方式生成新密钥，直至传输状态不再被改变为止。我们可以看到，量子密钥分布（QKD）系统将可起到和非对称密码算法相同的作用，而量子攻击也将随之而来。
Cerberis装置——商业可行的量子密钥分配系统
和量子计算机不同，量子密码系统早已成为商业可行的产品。在量子密码系统方面，首次科学研究出现于1980年左右，但该系统却快速应用于实际实施进程。1989年，量子密码系统完成首次实验室测试，在上世纪末期，市场中可购买的量子密码系统已具有在30英里长的光纤中，传输加密密钥的能力。id Quantique及MagiQ技术公司已开始出售盒式QKD系统。该系统的安装极为简单，网络技术员即可完成QKD系统的安装进程。除政府及军事机构外，QKD的用户还包括跨国公司、银行等，甚至FIFA也是QKD的用户之一。
完美的保护？
从理论上说，量子通信系统可完全禁止秘密窃听行为，但当前的实施结果表明，该系统仍存在一些缺点。首先，为避免出现干扰或允许长距离的传输，该系统可传输多个光子。当然，开发商尽可能的将光子传输数量保持在最低状态，但从理论上来说，仍存在截获1个光子，并在无需触及其他光子，对已截获的光子实施分析的可能。其次，当前系统的传输存在距离限制（约为100英里），这就使得当前系统的使用范围非常有限。在无”重复器”装置的条件下，地理位置相距较远的分支机构无法使用该系统实施通信，而”重复器”明显将可能能为中间人攻击的攻击点。
在理想状态下，量子密码系统无懈可击；但在现实生活中，却无法达到这种状态。这也是为何现在抛弃传统保护措施为时过早的原因所在。
第三，现在已出现物理学家领域内的黑客。此类黑客可通过功能强大的激光，使光电探测器”致盲”，并可操纵光电探测器的读数，进而具有操纵QKD系统中所有类型数据的能力。所有此类状况都属于实施缺陷问题。尽管如此，此类状况还已清晰表明，量子系统绝对不可能会成为银色子弹，并且不可能对传输的数据提供保护；即便是在物理领域而非数学领域内实施该系统，在未来数十年内上述问题依然存在。另外一件事情是，和现有技术不同，量子设备在未来多年内仍处于专业公司垄断状态，您不太可能会遇到像当前Wi-Fi装置或智能手机那样，在每个办公室或每个部门中都会看到数十台不同量子设备的状况。这也是为何当前抛弃经典数学加密系统为时过早的原因所在。当前的加密系统可用于任何物理通信渠道。在未来的数十年内，市场对当前加密系统的需求仍将维持在较高水平。尽管如此，对于量子计算来说，当前仍需要开发信算法，并使量子计算更具耐久性。
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