0:00:00.782,0:00:03.650
我的工作是保護秘密，

0:00:04.081,0:00:06.253
包括你們的秘密。

0:00:07.206,0:00:10.424
在一場已經激烈進行了[br]數世紀的戰爭中，

0:00:10.444,0:00:12.504
密碼專家是第一道防線：

0:00:12.970,0:00:16.574
加密者和解密者之間的戰爭。

0:00:17.030,0:00:19.124
這是一場資訊戰。

0:00:20.227,0:00:23.390
現代，資訊的戰場是數位的。

0:00:23.735,0:00:25.897
戰場橫跨你的手機、

0:00:25.911,0:00:28.290
你的電腦，和網路。

0:00:29.299,0:00:33.788
我們的工作是要設計系統來將[br]你的電子郵件和信用卡卡號、

0:00:33.818,0:00:36.561
你的電話及文字訊息變成亂碼——

0:00:36.585,0:00:38.777
也包括那些限制級的自拍——

0:00:38.801,0:00:40.023
（笑聲）

0:00:40.047,0:00:42.440
我們要讓這些加密資訊

0:00:42.460,0:00:44.965
只能夠被指定的接收者解開。

0:00:46.017,0:00:47.880
一直到最近之前，

0:00:48.354,0:00:51.380
我們以為已經永久打贏了這場仗。

0:00:51.694,0:00:54.639
目前，各位的智慧手機[br]所用的加密技術

0:00:54.663,0:00:58.490
是我們認為無法破解，[br]且會一直無法破解的加密技術。

0:00:59.654,0:01:01.146
我們錯了，

0:01:01.618,0:01:03.788
因為量子電腦要出現了，

0:01:04.028,0:01:06.818
它們會讓局勢完全改觀。

0:01:08.445,0:01:13.016
在整個歷史上，密碼學和破解密碼[br]一直在玩貓捉老鼠的遊戲。

0:01:13.598,0:01:15.275
十六世紀時，

0:01:15.299,0:01:18.672
蘇格蘭的瑪莉一世女王認為[br]她所發出的加密信件

0:01:18.702,0:01:20.579
只有她的士兵能夠解開。

0:01:21.074,0:01:25.527
但英格蘭的伊麗莎白[br]女王的解密者完全勝出。

0:01:26.116,0:01:28.121
他們破解了瑪莉的信件，

0:01:28.145,0:01:30.813
發現她打算要刺殺伊麗莎白，

0:01:31.342,0:01:34.313
後來，他們便砍下了瑪莉一世的頭。

0:01:35.729,0:01:38.373
幾世紀後，在二次大戰期間，

0:01:38.987,0:01:41.731
納粹使用恩尼格瑪密碼來溝通，

0:01:41.895,0:01:45.536
他們認為這種更複雜的[br]加密方式是無法破解的。

0:01:46.274,0:01:48.204
但，接著，好樣的艾倫圖靈，

0:01:48.228,0:01:51.263
也就是發明了現代[br]電腦的那個傢伙，

0:01:51.287,0:01:54.190
他打造了一台機器[br]來破解恩尼格瑪密碼。

0:01:54.545,0:01:59.078
他破解了德國人的訊息，協助[br]阻止了希特勒和他的納粹德國。

0:01:59.772,0:02:02.463
所以，這個故事[br]已經進行了數個世紀。

0:02:02.821,0:02:05.323
密碼學家改進他們的加密方式，

0:02:05.347,0:02:08.485
接著，破解密碼的人又反擊，[br]找出方式來破解。

0:02:08.969,0:02:12.356
這場戰爭你來我往，競爭激烈。

0:02:13.533,0:02:15.909
直到七○年代，

0:02:16.272,0:02:18.932
一些密碼學家有了重大的突破。

0:02:19.781,0:02:23.342
他們發現了一種[br]極強大的加密方式，

0:02:23.366,0:02:25.482
叫做「公開金鑰密碼學」。

0:02:25.839,0:02:28.654
和過去使用過的所有方法不同，

0:02:28.654,0:02:35.237
打算交換機密資訊的雙方[br]不用事前交換秘密金鑰。

0:02:36.582,0:02:38.919
公開金鑰密碼學的美好之處就在於

0:02:38.939,0:02:43.440
它讓我們能夠和世界上[br]任何一個人進行安全的連結，

0:02:43.481,0:02:45.973
不論我們以前是否交換過資料，

0:02:46.374,0:02:50.036
且它的速度超快，快到你我[br]都還沒意識到之前就已經完工。

0:02:51.001,0:02:53.837
不論是你傳訊息約好友出來喝酒，

0:02:54.263,0:02:58.313
或者你是一間銀行，[br]要轉數十億美金給另一家銀行，

0:02:58.514,0:03:00.526
現代加密方式讓我們能夠

0:03:00.546,0:03:03.743
在幾毫秒的時間內[br]就完成安全的資料傳輸。

0:03:05.502,0:03:07.929
讓這種魔法成為可能的聰明想法

0:03:08.408,0:03:10.935
要仰賴困難的數學問題。

0:03:11.623,0:03:15.598
密碼學家對於計算機[br]做不到的事都深感興趣。

0:03:17.250,0:03:20.651
比如，計算機可以[br]把任何兩個數字相乘，

0:03:20.675,0:03:22.361
不論數字多大。

0:03:23.175,0:03:24.814
但換個方向——

0:03:25.140,0:03:27.358
先從乘積開始，接著問：

0:03:27.382,0:03:29.747
「哪兩個數字相乘會得到[br]這個乘積？」——

0:03:29.771,0:03:32.152
那就是困難的問題。

0:03:33.358,0:03:35.877
若我請你找出哪兩個數字

0:03:35.972,0:03:38.138
相乘會得到 851，

0:03:38.911,0:03:40.243
即使有計算機，

0:03:40.267,0:03:43.925
這裡大部分的人也很難[br]在這場演說結束前解出答案。

0:03:45.338,0:03:47.455
如果我用大一點的數字，

0:03:48.023,0:03:51.456
地球上就沒有一台[br]計算機能找出答案來。

0:03:51.704,0:03:54.587
事實上，就連世界上[br]最快的超級電腦，

0:03:54.611,0:03:57.101
也要花上比宇宙生命更長的時間

0:03:57.125,0:04:00.155
才找得出是哪兩個數字[br]相乘得到這個乘積。

0:04:01.029,0:04:04.038
這個問題叫做[br]「整數的因數分解」，

0:04:04.374,0:04:06.772
各位現在的智慧手機和筆電

0:04:06.792,0:04:09.855
就是使用這個方法[br]來確保資料的安全性。

0:04:10.254,0:04:12.671
它是現代加密技術的基礎。

0:04:14.266,0:04:18.476
既然地球上所有的計算能力[br]結合起來都無法破解它，

0:04:18.500,0:04:21.373
因此我們密碼學家便認為[br]我們已經找到方法

0:04:21.397,0:04:23.655
可以永遠領先破解密碼者了。

0:04:25.131,0:04:26.915
也許我們太驕傲了，

0:04:27.902,0:04:30.248
因為就在我們自以為[br]已經打了勝仗時，

0:04:30.272,0:04:33.210
一群二十世紀的[br]物理學家加入戰局，

0:04:33.234,0:04:35.565
他們點出，宇宙的定律，

0:04:35.937,0:04:38.774
也就是做為現代密碼學[br]基礎的那些定律，

0:04:39.422,0:04:41.376
它們並非我們所想的那樣。

0:04:42.205,0:04:45.716
我們認為一個物體不可能[br]同時出現在兩個地方。

0:04:46.262,0:04:47.803
並非如此。

0:04:47.827,0:04:50.288
我們以為沒有任何東西能夠

0:04:50.318,0:04:52.798
同時順時鐘又逆時鐘轉動。

0:04:53.265,0:04:54.867
但那並不正確。

0:04:55.173,0:04:58.883
我們以為在宇宙[br]相對兩邊的兩個物體，

0:04:58.907,0:05:00.803
相距數光年之遠，

0:05:01.232,0:05:04.798
它們就不可能即時影響彼此。

0:05:05.932,0:05:07.344
我們又錯了。

0:05:08.403,0:05:10.612
人生似乎總是這樣，不是嗎？

0:05:10.636,0:05:13.296
就在你以為你什麼[br]都考慮了也準備好了，

0:05:13.326,0:05:16.512
卻出現一票物理學家，[br]點出宇宙的基本定律

0:05:16.593,0:05:18.831
和你所想的完全不一樣？

0:05:18.856,0:05:20.760
這把一切都搞砸了。

0:05:20.790,0:05:22.944
（笑聲）

0:05:22.998,0:05:27.118
在非常微小的次原子領域中，

0:05:27.548,0:05:29.889
在電子和光子的層級上，

0:05:30.584,0:05:33.914
我們知道且喜愛的物理標準定律，

0:05:34.294,0:05:35.860
都可以丟掉了。

0:05:36.023,0:05:38.834
這就要談到量子力學的定律了。

0:05:39.558,0:05:40.874
在量子力學中，

0:05:40.898,0:05:44.822
電子可以同時順時鐘[br]和逆時鐘轉動，

0:05:45.400,0:05:48.117
光子可以同時位在兩個地方。

0:05:49.940,0:05:51.661
聽起來很科幻，

0:05:52.087,0:05:56.062
但那只是因為我們的宇宙[br]有著很瘋狂的量子特性，

0:05:56.306,0:05:58.476
這特性隱藏著沒被我們發現。

0:05:58.884,0:06:02.176
一直藏到二十世紀才被我們發現。

0:06:03.494,0:06:07.263
但現在我們知道了，[br]全世界都加入軍備競賽，

0:06:07.287,0:06:09.563
比賽建造量子電腦——

0:06:10.455,0:06:14.794
量子電腦可以利用[br]這種怪異量子行為的力量。

0:06:16.375,0:06:18.497
這種電腦非常具有革命性

0:06:18.855,0:06:20.339
且非常強大，

0:06:20.645,0:06:22.998
厲害到會讓現今最快的超級電腦

0:06:23.022,0:06:25.102
相較之下都變得很沒用。

0:06:25.868,0:06:29.132
事實上，針對我們[br]很感興趣的某些問題，

0:06:29.633,0:06:33.774
現今最快的超級電腦還比較[br]接近算盤，而非量子電腦。

0:06:33.967,0:06:37.503
是的，算盤就是那些[br]有珠子在上頭的木製品。

0:06:38.477,0:06:42.745
量子電腦能模擬化學和生物過程，

0:06:42.769,0:06:45.789
遠超過我們的標準電腦[br]能做到的程度。

0:06:46.812,0:06:49.702
因此，量子電腦保證[br]能協助我們解決

0:06:49.834,0:06:52.403
地球上一些最大的問題。

0:06:53.492,0:06:56.054
它們可以協助我們對抗全球飢荒，

0:06:57.074,0:06:58.822
處理氣候變遷，

0:06:59.415,0:07:03.439
針對我們目前沒輒的[br]疾病和流行病找出解藥，

0:07:04.213,0:07:07.122
創造出超人類的人工智慧，

0:07:08.034,0:07:10.654
還有，可能比上述這些都更重要的是

0:07:10.962,0:07:14.688
能協助我們了解宇宙的本質。

0:07:16.376,0:07:18.590
但，這麼驚人的潛能

0:07:19.788,0:07:21.628
也伴隨著極大的風險。

0:07:22.785,0:07:25.480
還記得我先前談到的那些大數字嗎？

0:07:26.152,0:07:28.054
我指的不是 851。

0:07:28.275,0:07:31.753
事實上，如果在座有人分心[br]去試著找出那些因數，

0:07:31.943,0:07:35.497
我來幫你從痛苦中解脫，[br]答案是 23 乘以 37。

0:07:35.521,0:07:36.715
（笑聲）

0:07:36.739,0:07:39.591
我指的是在 857 之後[br]更大更大的那個數字。

0:07:40.300,0:07:43.800
雖然現今最快的超級電腦[br]花上宇宙一生的時間

0:07:43.824,0:07:45.709
也無法找出那些因數，

0:07:46.181,0:07:49.251
但量子電腦能夠將[br]比那個數字更大許多的數字

0:07:49.265,0:07:50.865
輕易拆解成因數。

0:07:51.882,0:07:54.972
量子電腦能破解目前用來保護你我

0:07:55.002,0:07:57.294
抵禦駭客的所有加密技術。

0:07:57.318,0:07:59.345
且輕輕鬆鬆就能辦到。

0:08:00.539,0:08:01.872
讓我這麼說：

0:08:01.896,0:08:03.992
如果量子計算是一支長矛，

0:08:04.666,0:08:06.201
那現代的加密系統，

0:08:06.225,0:08:09.598
也就是數十年都沒被破解，[br]一直在保護我們的系統，

0:08:09.622,0:08:12.280
它就像是用衛生紙做的盾牌。

0:08:13.578,0:08:17.566
任何人只要能夠使用量子電腦，[br]就等於拿到一把萬能鑰匙，

0:08:17.590,0:08:20.488
在數位世界，他們想要[br]解鎖什麼就能解鎖什麼。

0:08:21.293,0:08:23.105
他們能從銀行偷錢，

0:08:23.129,0:08:24.560
控制經濟，

0:08:25.303,0:08:28.200
能讓醫院斷電或者發射核彈，

0:08:28.224,0:08:31.561
還可以只是坐著，透過網路攝影機

0:08:31.585,0:08:33.980
監視我們，不會被我們知道。

0:08:37.314,0:08:39.930
在我們現在所使用的電腦上，

0:08:39.960,0:08:42.802
像這台電腦上，資訊的基礎單位

0:08:42.826,0:08:44.259
叫做「位元」。

0:08:44.651,0:08:46.874
單一個位元可能有兩種狀態：

0:08:46.898,0:08:49.157
它可能是零或一。

0:08:50.157,0:08:53.182
我媽在世界的另一端，[br]當我和她視訊通話時，

0:08:53.746,0:08:56.232
她看到這張投影片一定會殺了我——

0:08:56.256,0:08:57.651
（笑聲）

0:08:57.675,0:09:01.409
我們其實只是發送一串[br]又一串的零和一給彼此，

0:09:01.433,0:09:04.017
它們會在電腦及衛星間彈來彈去，

0:09:04.037,0:09:06.236
快速傳輸我們的資料。

0:09:06.829,0:09:08.832
位元非常有用，無庸置疑。

0:09:08.856,0:09:11.552
事實上，我們目前[br]用科技所做的任何事，

0:09:11.576,0:09:13.977
都受惠於這些好用的位元。

0:09:14.840,0:09:17.569
但，我們開始了解到位元很不擅長

0:09:17.684,0:09:20.768
模擬複雜的分子和粒子。

0:09:21.394,0:09:23.370
原因是因為，在某種意義上，

0:09:23.394,0:09:27.682
次原子過程可以同時進行[br]兩件以上相反的事情，

0:09:27.715,0:09:30.701
因為它們遵循的是[br]這些怪異的量子力學規則。

0:09:31.232,0:09:32.776
所以，上個世紀末，

0:09:32.800,0:09:36.017
一些非常聰明的物理學家[br]想出了一個天才點子：

0:09:36.041,0:09:39.876
改用量子力學的原則來建造電腦。

0:09:42.557,0:09:45.355
在量子電腦上，資訊的基礎單位

0:09:45.800,0:09:47.341
叫做「量子位」。

0:09:47.582,0:09:49.686
是「量子位元」的簡稱。

0:09:50.986,0:09:53.896
量子位不只有零和一兩個狀態，

0:09:54.267,0:09:57.156
它可以有無限多個狀態。

0:09:57.849,0:10:02.798
因為它可以同時是零和一的組合，

0:10:03.350,0:10:05.844
這種現象被我們稱為「疊加」。

0:10:06.569,0:10:09.028
當有兩個量子位疊加時，

0:10:09.298,0:10:11.680
我們其實是在處理全部四種組合：

0:10:11.704,0:10:14.414
零和零、零和一、[br]一和零、一和一。

0:10:14.940,0:10:16.286
有三個量子位時，

0:10:16.310,0:10:19.328
我們就有八種組合的疊加，

0:10:19.575,0:10:20.940
以此類推。

0:10:21.294,0:10:23.220
每當我們增加一個量子位，

0:10:23.318,0:10:26.300
我們同時能用的

0:10:26.330,0:10:30.073
疊加組合數目就會加倍。

0:10:31.005,0:10:33.634
所以，當我們擴大規模，[br]使用許多量子位時，

0:10:33.658,0:10:36.750
我們同時能夠用的組合數目

0:10:36.770,0:10:38.643
會是指數增加。

0:10:39.440,0:10:43.217
從這點就可以略知[br]量子電腦的能力從何而來。

0:10:44.964,0:10:46.697
在現代的加密技術中，

0:10:47.429,0:10:51.357
我們的秘密金鑰，比如[br]那個大數字的兩個因數，

0:10:51.381,0:10:53.658
它們都是長串的零和一。

0:10:54.539,0:10:57.861
要找出它們，標準的電腦

0:10:57.883,0:11:01.426
必須把所有可能組合[br]一組一組試過，

0:11:01.450,0:11:04.710
直到找到行得通的組合，[br]就破解了我們的加密。

0:11:06.191,0:11:07.877
但在量子電腦上，

0:11:08.779,0:11:11.972
只要有足夠的疊加量子位，

0:11:13.001,0:11:17.332
就可以同時從[br]所有組合來擷取資訊。

0:11:18.802,0:11:20.306
只要少數幾個步驟，

0:11:20.326,0:11:23.788
量子電腦就能把所有[br]不正確的組合排除，

0:11:24.188,0:11:25.601
鎖定正確的組合，

0:11:25.625,0:11:27.838
接著揭露我們寶貴的秘密。

0:11:32.215,0:11:34.781
在瘋狂的量子層級上，

0:11:35.900,0:11:38.522
發生的現象非常不可思議。

0:11:40.625,0:11:44.299
許多頂尖物理學家[br]所擁有的傳統知識是——

0:11:44.323,0:11:46.677
你們要專心聽我說，別分神——

0:11:46.966,0:11:50.559
每種組合其實是[br]在它自己的平行宇宙中，

0:11:50.583,0:11:54.037
由它自己的量子電腦來檢查。

0:11:55.303,0:11:59.289
每個組合加在一起，[br]就像一池水中的水波。

0:12:00.085,0:12:02.069
錯誤的組合

0:12:02.095,0:12:03.816
會彼此抵消。

0:12:04.097,0:12:05.872
正確的組合

0:12:05.881,0:12:07.980
會強化、放大彼此。

0:12:08.241,0:12:10.573
所以，在量子計算程式結束時，

0:12:10.930,0:12:13.384
留下來的就只有正確答案，

0:12:13.771,0:12:16.705
我們在這個宇宙中[br]就可以觀察到這個答案。

0:12:17.575,0:12:20.711
如果你覺得還無法[br]完全理解，別擔心。

0:12:20.735,0:12:21.783
（笑聲）

0:12:21.807,0:12:23.262
你不孤單。

0:12:24.205,0:12:27.072
尼爾斯 · 波耳是[br]這個領域的先鋒之一，

0:12:27.395,0:12:30.696
他曾經說過，如果有人[br]在深入思考量子力學時

0:12:30.716,0:12:32.699
沒被深深驚嚇到，

0:12:32.723,0:12:34.545
那他就還沒搞懂量子力學。

0:12:34.575,0:12:35.718
（笑聲）

0:12:35.744,0:12:37.899
但你們多少了解了我們在對抗什麼，

0:12:37.923,0:12:41.554
及為什麼現在要靠[br]我們密碼學家來加把勁了。

0:12:42.674,0:12:44.526
且我們的動作要快，

0:12:44.787,0:12:46.828
因為量子電腦

0:12:46.843,0:12:50.164
已經存在於世界各地的實驗室中。

0:12:51.248,0:12:53.145
幸運的是，此刻，

0:12:53.169,0:12:55.830
它們相對還算小規模的電腦，

0:12:55.863,0:12:59.272
還太小到無法破解[br]我們更大的密碼學金鑰。

0:13:00.127,0:13:02.402
但安全的日子可能不長了。

0:13:02.950,0:13:07.292
有些人相信，政府有些秘密機構[br]已經建立出了夠大的量子電腦，

0:13:07.425,0:13:09.532
只是還沒有告訴任何人。

0:13:09.961,0:13:12.390
有些行家說大概還有十年的距離。

0:13:12.414,0:13:14.558
有些人說比較可能是三十年。

0:13:14.771,0:13:17.458
你們可能想，倘若[br]量子電腦十年後才會出現，

0:13:17.478,0:13:22.312
我們密碼學家當然有足夠的時間[br]想辦法及時保護網路的安全。

0:13:22.509,0:13:25.262
但，不幸的是，沒那麼簡單。

0:13:25.262,0:13:27.709
即使我們忽略[br]還要花許多年的時間

0:13:27.733,0:13:31.135
才能將一項新的加密技術[br]標準化、部署、再推出，

0:13:31.423,0:13:34.009
在某些層面上我們已經太遲了。

0:13:35.407,0:13:38.579
聰明的數位罪犯和政府機構

0:13:38.603,0:13:42.032
可能因為預期將來會是量子的未來，

0:13:42.062,0:13:45.499
而已經在儲存我們[br]最敏感的加密資料。

0:13:47.069,0:13:50.069
來自外國領袖、

0:13:50.100,0:13:52.615
戰爭指揮官

0:13:52.653,0:13:55.116
或執疑當權者的人的訊息

0:13:55.936,0:13:57.793
目前有加密。

0:13:58.487,0:14:00.088
但隨時間過去，

0:14:00.112,0:14:02.300
有人取得了量子電腦，

0:14:02.912,0:14:06.295
就能追溯回去，破解[br]過去的任何加密資訊。

0:14:07.078,0:14:10.517
在某些政府和財務部門[br]或在軍事組織中，

0:14:10.559,0:14:13.809
敏感的資料被列為[br]二十五年之久的機密。

0:14:14.273,0:14:17.002
如果十年後真的會出現量子電腦，

0:14:17.477,0:14:22.051
那麼，這些人也遲了十五年[br]才開始想把加密做到能對付量子，

0:14:22.858,0:14:24.834
雖然全世界許多科學家

0:14:24.858,0:14:27.237
在比賽誰先建造出量子電腦，

0:14:27.785,0:14:31.235
我們密碼學家則是急著[br]想辦法重新發明加密技術，

0:14:31.259,0:14:33.895
在那天到來之前就先保護好我們。

0:14:34.718,0:14:37.692
我們在尋找新的、困難的數學問題。

0:14:38.435,0:14:41.446
我們在尋找類似[br]因數拆解這樣的問題，

0:14:41.470,0:14:44.694
可以用在我們現今的[br]智慧手機和筆電上。

0:14:45.596,0:14:49.971
但，我們需要的問題[br]遠比因數拆解更困難，

0:14:49.995,0:14:52.974
難到用量子電腦也無法破解。

0:14:54.366,0:14:57.762
這幾年，我們在[br]更廣泛的數學領域中

0:14:57.786,0:14:59.593
試圖找到這樣的問題。

0:15:00.185,0:15:03.871
我們在研究的那些數字和物體[br]奇特、抽象的程度遠超過

0:15:03.891,0:15:07.422
你我習慣的那些，[br]比如我們計算機上的那些。

0:15:07.525,0:15:11.786
我們相信，我們已經找到了[br]一些可能可以用的幾何問題。

0:15:12.383,0:15:15.316
不像我們在高中時用筆和座標紙

0:15:15.350,0:15:18.238
就能解開的二維、三維幾何問題，

0:15:19.193,0:15:23.422
我們找的問題大部分都定義在[br]至少五百維的空間上。

0:15:24.453,0:15:28.059
因此不僅難以畫座標紙[br]來解出這些問題，

0:15:28.233,0:15:31.816
我們相信連量子電腦也拿它們沒輒。

0:15:33.392,0:15:37.022
所以，雖然現在還在初期，[br]我們把希望放在這裡，

0:15:37.066,0:15:41.885
在我們的數位世界邁向量子未來[br]之際，努力讓它還能保有安全性。

0:15:43.171,0:15:45.024
和所有其他科學家一樣，

0:15:45.048,0:15:48.135
我們密碼學家對於[br]有可能見到量子電腦

0:15:48.175,0:15:51.092
出現在我們的世界上，[br]感到非常興奮。

0:15:52.839,0:15:55.277
它們可能成為強大的正義力量。

0:15:57.508,0:16:01.948
但，不論我們的科技未來[br]是什麼樣子的，

0:16:04.867,0:16:09.723
我們的秘密將永遠是人類的一部分。

0:16:10.637,0:16:12.871
那是值得去保護的。

0:16:13.559,0:16:14.713
謝謝。

0:16:14.737,0:16:17.843
（掌聲）