传统数字计算机由二进制数字构成（0或1），而量子计算机是由量子比特构成。量子比特在某种程度上能够同时代表0和1（也就是所谓的量子叠加）。量子比特代表多重数值的能力让量子计算机的运算能力远超过传统计算机。
传统计算机由逻辑闸构建，这种晶体管组合能够以各种方式组合数字进行运算，但是这种构造对于编写程序的人来说大部分是看不见的。程序和算法并非按照逻辑闸进行编写的，而是使用了更高水平的概念。目前的量子算法在某种程度上对于电子工程师来说更熟悉，而非软件工程师。因为量子算法通常代表了量子回路，而不是更常用的程序语言概念。
近日微软公司宣称将开始下一个大动作：量子计算机。今年年底，微软公司计划公布一种全新的量子计算机语言，以及一种量子计算机模拟器。借助这些新技术，研发人员将能够研发和测试执行量子运算的量子程序。
今天担负着捍卫互联网数据安全职责的加密机制，不会永远如此安全。未来的量子计算机将用强大的处理能力和算法来攻破它们。
南森·哈姆林，威诺娜州立大学数学学习中心主管兼讲师，就正帮助人们应对此种不测。他在《离散数学开放期刊》上发表了一篇新论文，阐述其博士论文中的广义背包码( Generalized Knapsack Code )，该加密算法可挫败利用下一代量子计算机的黑客。
该论文澄清了公钥加密这个复杂领域的一些错误认知，为将来量子计算时代必定被赋予设计新互联网安全系统使命的技术专家们，提供了共同的理解基础。
“设计安全系统保护数据，需要各个领域按不同方式与数字打交道的专家共同努力。纯数学和应用数学家、计算机程序员、工程师等等，全都将参与其中。想要在现实生活中用起来，所有这些人都需要用以沟通的一门共同语言，以便将来能够就怎样护卫在线交易和个人通信做出重要决策。”
为未来准备
量子计算机运行在亚原子层面，理论上比硅基计算机运算速度快亿万倍。用下一代量子计算机武装起来的黑客，理论上可解密我们今天发送的任意互联网通信。
为创建更适应未来需求的线上安全系统，哈姆林和退休数学教授威廉·韦博，在2015年用替代数字表示(超出当今计算机赖以运算的标准二进制和以10位底数的序列)对上一版密码进行了翻新改造，创建了广义背包密码。
论文中，哈姆林用通俗易懂的语言阐述了该广义背包密码，计算机科学家、工程师和其他非纯数学领域的专家都能看懂。通过用比传统计算机采用的0和1更复杂的数字串伪装数据，广义背包密码提供了防御量子计算黑客攻击的可行安全方法。
广义背包密码通过采用一系列除0和1以外的数字表示，扩展了当今计算机赖以运行的二进制表示，使其能够封锁更多的攻击，包括那些采用基准缩减方法的——一种曾用于破解原始背包密码的解密方法。
哈姆林希望，他的论文——《数学加密中的数字》，能够清除他专业道路上曾经遇过的那些误解，让广义背包密码可发展应用于未来。
“量子计算将改变我们处理数据的方式，而我们，作为一个社会，也不得不对该怎样准备应对这一转变做出重要决定。这样的密码可应用到传统硬件上，还可防住有了量子计算机武器的黑客。面对量子计算的可能性，我觉得是时候认真考虑将该密码应用于商业和通信上了。”
