截至 2026-07-10第 3 级

后量子迁移

后量子迁移是把全世界的密码学转向抗量子算法的过程:NIST于2024年8月定稿FIPS 203/204/205,美国第14412号行政令(2026年6月)设定了联邦期限——敏感系统的PQC加密须在2030年底前完成。

这是什么意思

一台运行Shor算法的大型容错量子计算机将攻破RSA和椭圆曲线密码——如今保护大部分互联网的锁。这样的机器尚不存在,但迁移之所以紧迫,是因为'先收割、后解密'(harvest now, decrypt later):对手可以今天录下加密流量,等量子计算机出现后再解密,因此任何需要保密多年的秘密现在就已处于风险之中。标准已经就绪:NIST于2024年8月定稿FIPS 203 ML-KEM(密钥封装)、FIPS 204 ML-DSA和FIPS 205 SLH-DSA(签名),并于2025年3月11日选定HQC为第五个算法(NIST IR 8545)——一个非格基的备份KEM,以防格假设失效。但并非一切都已完成:FIPS 206(基于FALCON的FN-DSA)截至2026年7月尚未定稿。政策现在有了硬期限:美国第14412号行政令(2026年6月22日)要求敏感联邦系统在2030年12月31日前完成PQC加密,在2031年12月31日前完成后量子认证。密码分析一侧的紧迫感也在上升:Gidney的2025年5月预印本(arXiv:2505.15917——未经同行评审)把分解RSA-2048的资源估计修订为不到100万个有噪声量子比特、不到一周——低于2019年估计的2000万量子比特、8小时。部署已成主流:Chrome自Chrome 124(2024年4月)起默认使用混合X25519MLKEM768密钥交换,苹果iMessage PQ3于2024年2月上线。平衡的看法:迁移是十年尺度的'全面盘点、处处更换'工程,混合模式(经典+PQC并用)是对新算法未知缺陷的对冲。

生活类比

每个人的日记本都上着锁,而未来的一把超级钥匙(大型量子计算机)也许能打开这些锁。所以全世界都在那把钥匙诞生之前,把所有的锁换成新的种类。而且必须抓紧:坏人现在就在偷偷复印锁着的日记本,指望以后打开复印件——所以必须趁秘密还重要的时候完成更换。
这像千年虫(Y2K),但没有固定日期:一项盘点一切、处处更换的工程。'先收割、后解密'意味着你真正的截止日期由数据需要保密多久决定——而不是由量子计算机何时到来决定。

常见误解

  • '大型量子计算机还不存在,所以不用急'——错了两次:被收割的密文以后可以解密,而大型组织的全面迁移需要很多年;这正是第14412号行政令现在就设定2030/2031期限的原因。
  • 'PQC标准全都完成了'——FIPS 203/204/205于2024年8月定稿,HQC于2025年3月被选定,但FIPS 206(FN-DSA/FALCON)截至2026年7月尚未定稿。
  • 后量子密码不是量子技术:它是被选来抵抗量子攻击的经典数学(格、哈希函数、编码),运行在今天的普通计算机和手机上。

要点总结

  • 未来容错量子计算机上的Shor算法能攻破RSA/ECC;'先收割、后解密'使得在这种机器出现之前迁移就已紧迫。
  • NIST标准:FIPS 203 ML-KEM、FIPS 204 ML-DSA、FIPS 205 SLH-DSA(2024年8月);HQC于2025年3月11日被选定为非格基备份KEM(NIST IR 8545);FIPS 206(FN-DSA/FALCON)截至2026年7月尚未定稿。
  • 美国第14412号行政令(2026年6月22日):敏感联邦系统的PQC加密期限为2030年12月31日;后量子认证期限为2031年12月31日。
  • Gidney的预印本(arXiv:2505.15917,2025年5月——未经同行评审)把RSA-2048分解估计降到不足100万个有噪声量子比特、不到一周(2019年:2000万量子比特/8小时)——时间表加速的关键原因。
  • 部署已成主流:Chrome自Chrome 124(2024年4月)起默认混合X25519MLKEM768;苹果iMessage PQ3自2024年2月起。混合模式是对新算法缺陷的对冲。

检验你的理解

为什么组织必须在大型量子计算机出现之前就迁移到后量子密码?

  1. A.因为量子计算机已经到处攻破AES
  2. B.因为'先收割、后解密':今天录下的加密数据在量子计算机出现后可以被解密,而且迁移本身需要很多年
  3. C.因为经典密码将在2030年停止工作
  4. D.因为PQC比所有经典密码都快
查看答案

答案: B. 因为'先收割、后解密':今天录下的加密数据在量子计算机出现后可以被解密,而且迁移本身需要很多年

原因: 对手可以存储今天的密文,等未来的量子计算机来解密,所以长寿命的秘密现在就有风险——而且全组织迁移需要数年。这就是第14412号行政令设定2030/2031期限的原因。

截至2026年7月,哪个后量子标准尚未定稿?

  1. A.FIPS 203(ML-KEM)
  2. B.FIPS 204(ML-DSA)
  3. C.FIPS 205(SLH-DSA)
  4. D.FIPS 206(FN-DSA/FALCON)
查看答案

答案: D. FIPS 206(FN-DSA/FALCON)

原因: FIPS 203/204/205于2024年8月定稿。基于FALCON的FIPS 206(FN-DSA)截至2026年7月仍未定稿。HQC于2025年3月被追加选定为非格基备份KEM。

先修概念

Graded 2026-07-10 (human sign-off): timebound, asOfDate 2026-07-10 — standards and policy are moving targets: FIPS 206 (FN-DSA/FALCON) is NOT final as of July 2026, EO 14412 deadlines (Dec 31 2030 / Dec 31 2031) may be amended, the Gidney RSA-2048 resource estimate (arXiv:2505.15917) is a preprint, and browser/messenger deployment status changes with releases.

动手实践学习

这个概念是 46 级课程的一部分,配有交互式模拟器和 Lumen 导师——每个回答在展示前都经过验证。第 1–5 级免费。