在过去的几十年里，"量子"一词越来越流行。这是常见的发现文章，报告，和许多人感兴趣的量子力学和新的能力和它给科学界带来的改进。这个课题不仅涉及物理学，因为量子力学的发展影响到其他几个领域，如化学、经济学、人工智能、运筹学，而且毫无疑问，密码学。这个这篇文章以三篇博客开头，描述了量子计算对密码学的影响，以及如何使用更强大的算法来抵抗量子的力量计算。这个波斯特介绍了量子计算，并描述了这种新的计算模型的主要方面及其对安全标准的破坏性影响；它总结了一些使用量子电阻保护信息的方法算法。到期针对这一问题的相关性，我们提出了大规模部署量子电阻的实验算法。我们的第三篇文章介绍了CIRCL，一个开源的Go库，其特点是优化了量子抵抗算法和椭圆函数的实现基于曲线的原语。全部这是Cloudflare 2019年加密周的一部分，现在系好安全带，准备好做一个量子飞跃。什么是量子计算吗？早在1981年，理查德·费曼就提出了一个问题：什么样的计算机可以用来模拟物理。虽然一些物理系统可以在经典计算机中进行模拟，但是这种计算机使用的资源量可以成倍增长。然后，他推测了一个在量子力学规则下运行的计算机模型的存在，这开辟了一个现在称为量子计算的研究领域。为了理解量子计算的基本原理，有必要回忆一下经典计算机是如何工作的，并由此聚焦于这些计算之间的差异模特。伙计们英国皇家学会：约翰·梅纳德·史密斯、理查德·费曼和艾伦·图灵金1936年、艾伦·图灵和埃米尔·波斯特独立描述了产生这些模型的模型以称为后图灵机的计算模型为基础，它描述了计算机是如何工作的，并允许进一步确定求解极限。问题。在在这个模型中，信息的单位是位，它存储两个可能值中的一个，通常用0和1表示。计算机包含一组位，并执行修改位值的操作，也称为计算机状态。因此，具有N位的机器可以处于2ᴺ可能的状态之一。有鉴于此，后图灵计算模型可以抽象地描述为状态机，大卫·德乌奇1985年发表的一篇论文描述了一种基于量子力学理论扩展图灵机器能力的计算模型。与图灵模型相比，这种计算模型在处理大量信息方面具有一些优势。它还呈现出一些不同于我们理解经典计算的独特性质。这些性质大多来自量子力学的性质。在接近量子概念之前，我们将深入研究这些细节计算.叠加1量子计算最令人兴奋的特性之一是叠加，它比经典计算模型具有优势。在物理学中，叠加是指通过对其他几个态的相加或叠加而产生有效态的能力系统。应用这些概念对于计算信息来说，意味着有一个系统，在这个系统中，有可能生成一个表示状态0和1的（加权）和的机器状态；在这种情况下，术语加权意味着状态可以跟踪状态中存在的"0和1的数量"。在经典的计算模型中，一个比特只能存储0或1的状态，不能同时存储两者；即使使用两个比特，也不能代表这些状态的加权和。因此，为了区别于基本状态，量子计算使用了量子比特（qubit）的概念，量子比特是一种信息单位，用来表示两种状态的叠加。这是量子计算的一个基石概念，因为它提供了一种跟踪每单位信息不止一个状态的方法，使它成为一个强大的处理工具信息。经典计算-比特只存储两种可能状态中的一种：开或关。量子计算——量子位存储两个或两个以上的组合州。所以, 量子位表示两部分的总和：0或1状态加上每个0/1状态所贡献的量量子比特。英寸数学符号，qubit |Ψ⟩是一个明确的和，表示量子比特表示0和1状态的叠加。这是用来描述量子比特|Ψ⟩=a | 0⟩+B | 1⟩的值的狄拉克符号，其中，a和B分别是称为0和1状态振幅的复数。基本状态的值用量子比特表示，分别为| 0⟩=1 | 0⟩+0 |+1⟩=0 | 0⟩+1 | 1⟩。术语的右侧包含这些特殊的缩写符号状态.测量在经典的计算机中，0和1的值被实现为数字信号。测量信号的电流会自动显示位的状态。这意味着在任何时候都可以观察到位的值，或者测量过的量子位的状态是在物理封闭的系统中保持的，这意味着系统的特性，如叠加，不需要与环境交互；否则任何交互，如执行测量，都可能对状态造成干扰的量子位测量量子位是一个概率实验。结果是一些信息，这取决于量子比特的状态。通过测量|Ψ⟩=A | 0⟩+B | 1⟩得到的位，概率| A | 2等于0，概率| B | 2，其中| x |表示x的绝对值。从统计学上，我们知道所有可能事件的概率之和总是等于1，因此它必须保持| A | 2+| B | 2=1。最后一个方程促使我们把量子位表示为半径为1的圆的点，更一般地说，表示为半径为1的球体的表面上的点，这被称为Bloch球体。那个量子位态类似于酉上的一点圈出。那个Bloch Sphere by Smite Meister-自己的作品，CC by-SA 3.0。让我们把它分解：如果你测量一个量子位你也破坏了量子位的叠加，导致叠加态崩溃，在那里它假设一个基本状态，提供你的最终结果结果。另一个关于叠加和测量的思考方法是通过抛硬币实验。把一枚硬币抛向空中，你给人们一个随机的选择：正面或反面。现在，不要把注意力集中在实验的随机性上，而是要注意，当硬币在空中旋转时，参与者不确定硬币落地时哪一面会朝上。相反，一旦硬币停止随机面朝上，参与者100%肯定状态如何有关系吗？量子比特与参与者相似。当量子位处于叠加态时，它跟踪的是正面或反面的概率，这是硬币在空中时参与者的不确定性商数。然而，一旦你开始测量量子位来检索它的值，叠加就消失了，一个经典的比特值就粘住了：头或尾。衡量是指硬币静止，只有一面朝上的那一刻。公平的硬币是没有偏见的硬币。在进行测量后，公平硬币的每一面（假设0=正面，1=反面）具有相同的粘着概率。量子位12 | 0⟩+12 | 1⟩描述了抛硬币的概率。请注意，两个振幅的平方等于½，表明有50%的机会是正面还是反面棍子。它如果一枚硬币在空中随意充电会很有趣。虽然这是一个专业的魔术师的魔力，但事实上，这个任务可以通过在量子比特上执行操作来实现。所以，准备好成为下一个量子魔术师吧！量子门逻辑门代表一个布尔函数，在一组输入（左边）上运行，并产生一个输出（在右边）。逻辑电路是一组相连的逻辑门，是表示位的一种方便方法手术室NOT gate是一个单位操作，它可以翻转输入值比特。其他门是AND，OR，XOR，AND NAND等等。如果一组门可以产生其他门，那么它是通用的。例如，NOR和NAND门是通用的，因为任何电路都可以只用它们来构造盖茨。量子计算也允许使用电路进行描述。量子比特在量子态的叠加上运行。例如，有一个类似于非门的量子门，X门。X量子门交换输入态的振幅量子比特。那个Z量子门翻转了状态1的符号振幅：另一个量子门是哈达玛门，它产生了基态的等概率叠加状态。使用我们的抛硬币类比，哈达玛门有一个动作，就是把一枚公平的硬币抛向空中。在量子电路中，一个三角形代表测量一个量子位，得到的比特用一个双精度表示-电线。其他像CNOT门，Pauli's gates，Toffoli gate，Deutsch gate，都稍微先进一些。Quirk，开源游乐场，是一个有趣的沙盒，在这里你可以使用所有这些来构建量子电路盖茨.可逆性如果存在将输出状态回滚到初始状态的另一个操作，则操作是可逆的。例如，一个NOT gate是可逆的，因为应用第二个NOT gate可以恢复初始的NOT gate输入。输入反差门和与非门是不可逆的。这意味着一些经典计算不能被只使用输出位的经典电路逆转。但是，如果插入额外的信息位，则可以恢复操作