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定義
後量子密碼學 (PQC) 是一門旨在開發能夠抵禦量子電腦運算能力的演算法與通訊協定的密碼學分支。 量子電腦運用量子力學原理，以經典電腦無法企及的空前速度執行特定類型的運算。雖然這項技術飛躍有望為各領域帶來重大進展，但它也對當前的加密系統構成了重大威脅，特別是那些依賴整數因式分解和離散對數等特定數學問題的難度所建立的系統。
對抗量子計算機（PQC）的迫切性，源於量子計算機可能破解諸如 RSA（Rivest-Shamir-Adleman）、ECC（橢圓曲線加密）及 DSA（數位簽章演算法）等廣泛使用的加密演算法。 這種威脅更因「先收集、後解密」的策略而加劇——攻擊者會先攔截並儲存當前的加密資料，待量子電腦的運算能力足夠強大時，再進行解密。
後量子密碼學 是如何運作的？
後量子密碼學 這涉及設計即使在面對量子電腦的特定運算能力時，仍能保持安全的加密演算法。兩種能夠在量子電腦上運行的量子演算法——格羅弗演算法（Grover's algorithm）和肖爾演算法（Shor's algorithm）——突顯了現行加密系統的漏洞：
- 格羅弗演算法：此 演算法在搜尋未排序資料庫時，其速度比傳統演算法快出二次方。雖然它並未完全破解對稱金鑰加密技術，但卻顯著降低了 AES（進階加密標準）和 SHA-2（安全雜湊演算法 2）等演算法的安全性，因此必須使用更長的金鑰才能維持安全性。
- 肖爾演算法：此 演算法能將大整數分解為質因數，並以比經典演算法快得多的指數級速度解決離散對數問題。這對 RSA、ECC 和 DSA 等非對稱加密系統構成了直接威脅，一旦擁有足夠強大的量子電腦，這些系統便將失去效力。
為解決這些漏洞，後量子密碼學（PQC）著重於開發基於數學問題的新演算法，這些問題被認為能抵禦量子攻擊。其中包括基於格的密碼學、基於雜湊的密碼學、基於代碼的密碼學，以及多變量多項式密碼學。美國國家標準與技術研究院（NIST）一直處於標準化這些演算法的最前線，以確保它們能被廣泛採用與實施，但全球各地還有其他幾項標準化倡議。
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好處後量子密碼學
後量子密碼學 具備多項關鍵優勢，可確保數位通訊與資料的長期安全性：
- 具備未來適應性的安全性：PQC 演算法旨在抵禦量子電腦的運算能力，確保即使隨著技術進步，加密資料仍能保持安全。
- 遵循新興標準：實施物理量子加密（PQC）符合各標準制定機構所訂定的最新加密標準，確保符合業界法規與最佳實務。
- 防範當前與未來的威脅：透過現在就 採用 PQC 演算法，並隨著標準的發展進行調整，組織便能保護敏感資料，避免其現在被攔截，並在未來被解密（「現在收集、日後解密」策略）。
- 跨應用領域的通用性：PQC 演算法可應用於各種加密需求，包括金鑰封裝、數位簽章及安全通訊。
量子密碼學與後量子密碼學 ：兩者有何不同？
後量子密碼學 以及 新思科技
新思科技 在提供整合「後量子密碼學 」技術的解決方案方面處於領先地位，旨在保障數位安全，抵禦未來的量子威脅。我們廣泛的安全 IP 產品組合涵蓋非對稱、對稱及雜湊/MAC 加密核心、真隨機數產生器（TRNG）、物理不可克隆函數（PUF）IP、具備信任根的預製嵌入式硬體安全模組，以及介面安全解決方案。這些解決方案均採用量子安全設計，確保您的系統單晶片（SoC）設計具備長期穩定性與安全性。
新思科技 已推出「敏捷前量子密碼學（PQC）公鑰加速器（PKA）」，這些加速器符合 NIST 核准的前量子密碼學演算法，例如 ML-KEM（FIPS 203）、ML-DSA（FIPS 204）、SLH-DSA（FIPS 205）以及 XMSS 與 LMS（SP 800-208）。 這些解決方案提供強大的防禦機制，可抵禦從邊緣裝置到雲端基礎架構等各類應用中出現的量子運算 威脅。
新思科技「量子安全」PKA 的突出特點之一，在於其適應性。該系統整合了硬體與嵌入式韌體，以確保效能並在演算法更新時具備靈活性。隨著後量子密碼學（PQC）標準持續演進，這項適應性至關重要，因為這要求已部署於實務場域的系統必須保持最新狀態並維持安全性。
除了 PQC 之外， 新思科技' PKAs 亦支援傳統的 ECC 與 RSA 演算法，提供廣泛的加密涵蓋範圍及混合模式支援。此款高度可配置且具可擴展性的 IP 可針對效能、面積、功耗及延遲進行優化，使其適用於各式各樣的應用場景。
新思科技 敏捷型後量子密碼學（PQC）私鑰授權裝置（PKA）支援完整的後量子密碼學數位簽章、金鑰封裝機制及生成函數，並具備 FIPS 140-3 認證支援、安全金鑰介面，以及針對側通道與故障注入攻擊的可選防禦措施。透過整合這些解決方案，設計人員能夠保護敏感資料與系統免受未來量子威脅的影響，確保政府、企業及消費者享有長期安全性。
如需進一步了解如何將「後量子密碼學 」整合至您的系統中，請立即與我們聯繫。我們的專家已準備好協助您應對後量子密碼學（PQC）的複雜性，並確保您的資料在量子時代仍能保持安全。
新思科技 敏捷 PQC 公鑰加速器
當下與未來的資料保護
