富士通と理化学研究所が共同で量子コンピュータを完成。
この分野で日本が一歩リードした今、2030年には世界が変わるといわれています。
現在の技術でも4ケタの暗証番号は1秒で解読できるといわれていますが、
量子コンピュータが実現すれば、暗号資産、銀行システム、クレジットカードなど金融システムは裸も同然、崩壊するといわれています。
量子コンピュータの実現が近づくにつれて、現在広く使われている公開鍵暗号が解読される危険性が高まっています。
これに対抗するために研究・開発が進められているのが耐量子計算機暗号(たいりょうしけいさんきあんご、Post-Quantum Cryptography – PQC)です。
従来の公開鍵暗号(RSA暗号や楕円曲線暗号など)は、大きな数の素因数分解や離散対数問題といった数学的な難解さを安全性の根拠としています。しかし、量子コンピュータはこれらの問題を効率的に解くアルゴリズム(Shorのアルゴリズムなど)を実行できるため、従来の暗号は将来的に安全ではなくなると考えられています。
耐量子計算機暗号は、量子コンピュータでも解読が困難であると考えられる数学的問題を安全性の根拠とする新しい暗号方式です。
耐量子計算機暗号の種類
現在、主要な耐量子計算機暗号の方式として以下のものが研究されています。
格子暗号(Lattice-based Cryptography): 多次元の格子という数学的構造における困難な問題を安全性の根拠とします。処理速度が速いという特徴があり、現在最も研究が進んでいます。
符号ベース暗号(Code-based Cryptography): 誤り訂正符号の復号の難しさを安全性の根拠とします。古くから研究されており、安全性への信頼性が高いと考えられています。
多変数公開鍵暗号(Multivariate Public Key Cryptography): 複数の変数を持つ多項式方程式を解くことの難しさを安全性の根拠とします。
ハッシュベース署名(Hash-based Signatures): ハッシュ関数の衝突困難性を安全性の根拠とするデジタル署名方式です。比較的シンプルな構造で、安全性の証明が容易です。
同種写像暗号(Isogeny-based Cryptography): 楕円曲線やアーベル多様体間の同種写像という概念に基づいた暗号です。鍵長や暗号文のサイズが比較的小さいという特徴があります。
量子コンピュータの脅威と対策
量子コンピュータが実用化されると、以下のような脅威が現実のものとなる可能性があります。
現在暗号化されている情報の解読: 過去に暗号化された機密情報が、量子コンピュータによって解読される可能性があります(「Store now, decrypt later」攻撃)。
通信の傍受と解読: 量子コンピュータによって、現在および将来の暗号化された通信が傍受・解読される可能性があります。
デジタル署名の偽造: 電子署名が量子コンピュータによって偽造される可能性があります。
これらの脅威に対抗するため、各国政府機関や研究機関、企業などが連携して耐量子計算機暗号の研究開発と標準化を進めています。米国立標準技術研究所(NIST)では、耐量子計算機暗号の標準化プロジェクトが進められており、複数のアルゴリズムが最終候補として選定されています。
日本においても、CRYPTREC(暗号技術評価委員会)などが耐量子計算機暗号の動向を注視し、移行に向けた検討を進めています。金融機関など、高いセキュリティが求められる分野では、特に早期の対策が重要視されています。
耐量子計算機暗号への移行は、既存の暗号技術からの切り替えや、新しい暗号方式に対応したシステムの構築が必要となるため、長期的な視点での計画と実施が求められます。また、耐量子計算機暗号自体もまだ新しい技術であり、将来的に新たな脆弱性が発見される可能性も考慮する必要があります。そのため、複数の耐量子計算機暗号を併用するなどの対策(クリプトアジリティ)も重要になると考えられています。
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