當前每一條訊息、金融交易、醫療記錄或政府文件的加密內容，可能會在某處被儲存多年。網絡安全專家相信，未來的量子電腦可能會變得足夠強大，以破解目前保護這些敏感信息的一些加密方法。對於量子威脅的討論大多集中在新的加密算法上。然而，僅靠算法無法保護數據，這些算法必須最終嵌入到驅動伺服器、智能手機、工業系統及關鍵基礎設施的晶片中，而這一任務的複雜程度遠超過寫數學公式本身。
這一挑戰開始重塑半導體行業。
隨著晶片製造商越來越多地探索如何設計未來的處理器，以將量子抗性保護技術嵌入硬件中，他們不再將量子計算和網絡安全視為兩個獨立的領域。瑞士安全公司 SEALSQ 與美國半導體製造商 GlobalFoundries (GF) 之間的合作便是一個例子。這兩家公司簽署了一項戰略諒解備忘錄，將共同開發後量子安全技術、安全半導體平台，以及針對未來量子計算系統的專用電子產品。
SEALSQ 的首席執行官 Carlos Moreira 表示：「GF 和 SEALSQ 之間的共同長期願景是，半導體、網絡安全、後量子密碼學和量子計算正在融合為一個技術生態系統。」
半導體行業正重塑以應對量子威脅
現代數碼安全在很大程度上依賴於如 RSA 和橢圓曲線密碼學等加密系統。這些方法之所以有效，是因為傳統電腦需要耗費不切實際的時間來解決保護加密數據的數學問題。然而，量子電腦可能最終改變這一局面。有些估計顯示，具備能力的量子計算機可以在一天內破解當今的加密技術。儘管目前的量子機器仍然遠未達到這一能力水平，研究人員已經花費多年為這一可能性做好準備。為了應對這一威脅，他們開發了後量子密碼學，這是一種新一代的加密算法，旨在即使面對量子攻擊也能保持安全。
然而，實施這些算法自有其挑戰，這些算法通常需要更多的計算資源，消耗更多的電力，並必須集成到現代設備中。這正是半導體公司越來越多介入的地方。SEALSQ 和 GF 之間的新合作專注於開發基於硬件的安全技術，幫助將後量子密碼學引入未來的半導體設計。合作的首個目標之一是創建現成的安全組件，讓其他晶片製造商可以集成到未來的處理器中。為此，SEALSQ 和 GF 將與晶片設計公司 MIPS 合作，該公司也是 GF 的子公司。
他們計劃共同開發能夠直接在硬件中運行後量子密碼學的認證安全模塊，而不僅僅依賴於軟件。可以將這些模塊視為現成的安全構建塊，能夠集成到未來的晶片設計中。設計師可以納入專門為量子抗性安全而設計的預認證硬件組件，而無需從頭開始創建每一個安全功能。這些公司將開發的 Chiplet Hardware Security Module (CHSM) 組件，這些以安全為重點的晶片最終可能用於硬體安全模塊 (HSM)，以保護敏感的加密密鑰，以及安全區域 (Secure Enclaves)，以將關鍵數據和操作與設備的其他部分隔離。
另一個發展領域涉及安全晶片架構。晶片是較小的半導體元件，可以像建築塊一樣組合在一起，創造出更大、更強大的系統。合作夥伴旨在探索如何將安全功能嵌入這些架構中，成為未來半導體平台的一部分。Moreira 補充道：「這一合作是自然的契合，並強而有力地驗證了我們的共同願景。我們共同有機會幫助塑造將驅動量子時代的安全和可擴展技術平台。」
這一合作不僅僅是為了防禦未來的量子電腦，還旨在開發能夠支持它們的半導體技術。大多數量子處理器的工作温度僅比絕對零度高出幾分之一度，使它們成為有史以來最冷的機器之一。在這樣的温度下，傳統電子產品可能難以高效運行。為瞭解決這一問題，這些公司計劃在超低温下運行的專用集成電路 (ASIC) 上展開合作，這些專用晶片預計將支持未來量子計算系統周圍的電子設備，並基於 GF 最近推出的量子技術解決方案業務以及 SEALSQ 在量子 ASIC 設計方面的持續雄心。
這裡便涉及到傳統的晶片製造技術。GF 量子技術解決方案的副總裁 Nicholas Sergeant 表示：「這一合作是為量子時代奠定基礎：受後量子密碼學保護的可信數位基礎設施，以及使未來量子計算系統能夠運行的半導體技術。」目前大多數電腦、智能手機和互聯網基礎設施中的處理器都是使用稱為 CMOS（互補金屬氧化物半導體）的製造方法製造的。幾十年來，這一技術使工程師能夠在晶片上集成更多的晶體管，同時提高性能並降低成本。
據這些公司稱，這一技術現在正成為量子時代的潛在助推器，因為它提供了成熟半導體製造平台的可擴展性、可靠性和成本效益。
此次協議的重要性超越了任何單一技術。許多關於量子計算的討論都集中在處理器本身，但一個功能正常的量子生態系統需要的遠不止於此。它需要安全的通信系統、可信的供應鏈、低温電子設備，以及能夠保護數據免受未來攻擊的硬件。SEALSQ 和 GF 表示，他們的合作也旨在支持歐洲和美國的主權供應鏈倡議。隨著先進半導體在經濟和國家安全中變得越來越重要，各國政府也更加關注關鍵技術的設計、開發和製造地點。
然而，前方的道路仍然漫長而艱難。能夠破解現代加密的量子電腦尚未到來，支持大規模量子系統所需的許多技術仍在開發中。這一合作本身是一項戰略協議，而非產品推出，這意味著許多工作仍然處於設計、測試和驗證階段。接下來的步驟將涉及開發和評估提議的安全技術和低温晶片。