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傳統的加密算法如RSA依賴於大數分解的數學難題，傳統計算機需要數千年才能破解。然而，量子計算機利用量子疊加和糾纏特性，配合Shor算法，可以在數小時內破解這些加密系統，這對現有的網絡安全構成了嚴重威脅。
抗量子密碼學是基於量子計算機也難以解決的數學問題而設計的新型密碼系統。與傳統密碼學依賴大數分解和離散對數問題不同，抗量子密碼學採用格密碼學、編碼理論、多變量密碼學和哈希函數密碼學等技術，這些數學問題即使對量子計算機來說也是困難的。
抗量子密碼學主要包含四大技術方案。基於格的密碼學利用格中最短向量問題的困難性，如NTRU和LWE算法。基於編碼的密碼學依賴於糾錯碼的解碼困難性，代表算法是McEliece。基於多變量的密碼學使用多變量多項式方程組求解的困難性。基於哈希的數字簽名則利用哈希函數的單向性來保證安全。
美國國家標準與技術研究院NIST從2016年開始舉辦抗量子密碼標準化競賽，經過多輪評選，於2022年正式發布了四個標準化算法。CRYSTALS-Kyber用於密鑰封裝機制，而CRYSTALS-Dilithium、FALCON和SPHINCS+則用於數字簽名，為未來的量子安全通信奠定了基礎。
抗量子密碼在實際應用中面臨諸多挑戰，包括密鑰和簽名大小顯著增加、計算性能開銷以及與現有系統的兼容性問題，需要採用混合部署策略。未來發展將聚焦於算法優化、硬件加速、量子密鑰分發技術以及全球標準化協調，這需要學術界、工業界和政府部門的共同努力來確保網絡安全的未來。