10年後には量子暗号が実現するかもしれない

10年後には量子暗号が実現するかもしれない
テクノロジーの背景に量子粒子が周回する仮想キー。
画像: ArtemisDiana/Adobe Stock

東芝ヨーロッパのコンピュータ科学者たちは最近、従来のコンピュータ機器と光ファイバーインフラを用いて、量子暗号鍵を158マイル(約250キロメートル)にわたって配信することに成功し、新たな記録を樹立しました。量子コンピューティングではしばしば必要とされる極低温冷却を使わずに、このような偉業を達成したのはこれが初めてです。

おそらくもっと重要なのは、この画期的な進歩により、今後 10 年以内に大都市規模の量子暗号化ネットワークが実現する可能性があることです。

「私の個人的な見解としては、10年以内にデータセットの量子暗号化と大都市規模の量子ネットワークが実現するだろう」と、シカゴ大学の物理学・分子工学教授であるデイビッド・アウシャロム氏はウォール・ストリート・ジャーナルの報道で述べた。東芝の実験には関与していないものの、アウシャロム氏の見解は量子分野におけるより広範な楽観主義を反映している。

現代の暗号化方式を理解する

現代の暗号化方式は、数学的アルゴリズムを用いてデータを暗号化・スクランブルし、最終的に内部の情報を隠蔽します。暗号化されたファイルは通常、解読するために対応する復号鍵を必要としますが、現代の暗号化は理論上、ハッキングされる可能性があります。

最も安全な暗号化方式の一つであるAES-256は、現代のハードウェアと技術を用いても、ハッカーが解読するには数百万年かかると推定されています。しかし、専門家は、量子コンピューティングによって、特定の種類の暗号化ではこの時間を大幅に短縮できると考えています。

RSA や楕円曲線暗号などですが、AES-256 は極めて強力な量子コンピュータがなくても安全なままである可​​能性が高いでしょう。

幸いなことに、量子コンピュータは世界中のハッカーにとって商用利用が可能なものではありません。しかし、コンピュータ技術の急速な発展を考えると、量子コンピュータを駆使した攻撃者が出現するのは時間の問題だと多くの専門家は考えています。

量子暗号の探究

量子暗号は、データ暗号化においてはるかに安全な手段です。従来の暗号化方法のように数学的なアルゴリズムに頼るのではなく、量子暗号は量子力学と量子物理学を用いて、量子鍵配送(QKD)と呼ばれるプロセスを通じて暗号鍵を保護します。

QKDのような量子暗号技術はまだ実験段階であるため、その安全性を確かなことは誰にもわかりません。初期の理論家を信じるならば、QKDは物理法則の下では事実上解読不可能なセキュリティを提供できる可能性があります。

参照:GoogleがクラウドKMSで耐量子デジタル署名を発表、「ポスト量子コンピューティングのリスクを真剣に受け止める」

さらに、量子物理学の法則によれば、量子暗号化は目立った変化を引き起こさずに観察することさえできないため、量子暗号化データへの不正アクセスはデータの元の所有者に直ちに明らかになります。

量子暗号鍵が解読されたりリバースエンジニアリングされたりする可能性は低いものの、コンピュータ科学者たちはこれまで、量子鍵を長距離にわたって配布するという課題に苦戦してきました。問題は従来の光ファイバーインフラにおけるデータ伝送方法にありますが、東芝ヨーロッパと共同研究を行うチームは、ツインフィールド量子鍵配布(TF-QKD)と呼ばれる手法を用いることで、低コストの回避策を発見しました。

量子インターネットへの道を開く

この最近の実験は、量子インターネットやその他の量子システムへの道を開くことを目的としていました。この技術の実現には、一部の推定によるとまだ40年から50年かかるとされていますが、ほんの数年前までは理論上のものと考えられていたものを考えると、かなり短い期間と言えるでしょう。しかし、小規模な量子ネットワークは、今後10年以内に実現する可能性があります。

東芝ヨーロッパチームの研究の詳細は、Nature誌の記事「展開された通信ネットワークにおける長距離コヒーレント量子通信」に掲載されています。

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