量子コンピューターを使用すると、暗号化の解読が 10 倍簡単になります

一般的なデータ暗号化技術を解読するために必要な量子コンピューティング能力の量は、10 分の 1 に削減されました。これにより、暗号化方式は量子コンピューターに対してさらに脆弱になり、10 年以内にさらに小さいサイズに到達できる可能性があります。

RSA アルゴリズムは、最も広く使用されている暗号化アルゴリズムの 1 つで、オンライン バンキングや安全な通信などに使用されます。これは、どの 2 つの素数を掛け合わせてより大きな数を作成するかを見つけるという数学的困難に基づいています。研究者らは 1990 年代から、量子コンピューターを使用すればこの困難を克服できることを知っていましたが、そのような量子コンピューターに必要なサイズが構築可能なサイズよりもはるかに大きかったため、その可能性は理論上のものと考えられていました。

研究者がより大型の量子コンピューターを構築し、必要なおおよそのサイズが減少するにつれて、この状況はゆっくりと変化し始めています。 2019 年、Google Quantum AI の Craig Gidney は、これらの要件を 1 億 7,000 万量子ビット (量子ビット) から 2,000 万量子ビットに削減する論文を共同執筆しました。そして 2025 年に、ギドニーはその数を 100 万量子ビット未満に減らす方法を考案しました。現在、オーストラリアの Iceberg Quantum の Paul Webster と彼の同僚は、この数をさらに約 100,000 量子ビットまで削減することに成功しました。

研究者らの研究は、アルゴリズムの改善という点でギドニーの研究に基づいているが、量子ビットの接続と編成にはQLDPCコードと呼ばれる別のスキームが使用されていると考えている。以前のスキームでは、量子ビットは最も近い隣接量子ビットとのみ相互作用できましたが、QLDPC コードでは、より遠くにある量子ビットと相互作用できることを意味します。このアプローチにより、接続性が向上し、量子コンピューター内の情報密度が効果的に増加します。

この接続性を考慮すると、チームは、IBM や Google が現在構築しているような 98,000 個の超伝導量子ビットの場合、一般的な形式の RSA 暗号化を解読するには約 1 か月の計算時間がかかると推定しました。これを 1 日で達成するには、471,000 量子ビットが必要になります。

いくつかの量子コンピューティング企業は、10年以内に数十万量子ビットを含む量子コンピューターを構築することを目指しているが、新しい推定値は、量子コンピューターが何で構成されるかについてはほとんど不明で、エラー率と量子コンピューターの速度のみに依存している。 1 か月間計算を実行する実用性はさておき、Iceberg Quantum の計画は実際に実現できるでしょうか。これを実行できる量子コンピューターの担当者は誰でも、RSA 暗号化で保護された多くの電子メール、銀行口座、さらには政府の機密ファイルにアクセスできるようになるでしょう。

「これらの厳しい要求により、ハードウェアの製造が困難になっています。ハードウェアの製造はすでに最も難しい部分です」とギドニー氏は言います。同様に、テキサス大学オースティン校のスコット・アロンソン氏は、新しい推定値に対する主な懸念は、離れた量子ビット間に必要な接続を実際に設計することが難しいことであるとブログに書いている。

IBMの研究者らは近年QLDPCコードを好み、同社の量子コンピューティングハードウェアをQLDPCコードに適応させてきたが、このアプローチがどれほど成功するかは不明だ。 IBMの広報担当者は声明で、QLDPC符号が量子コンピューターの「基礎」になると述べたが、新たな計画が実現するかどうかについてはコメントしなかった。

離れた量子ビット間の接続は、量子ビットが極度に冷たい原子またはイオンで構成されている場合、実装がはるかに簡単になります。この 2 つの量子コンピューティング アプローチは、近年注目を集めています。しかし、これらの量子コンピュータは動作速度も遅いため、RSA暗号を解読する数が数百万台に戻る可能性があることが新たな研究で明らかになった。

アイスバーグ・クアンタムのローレンス・コーエン氏は、「このようなことのスケジュールに関して決して保守的にならないことが重要だと思う」と語る。 「誰かが RSA を破ると重大な結果が生じる可能性があり、遅いよりも早く間違いを犯した方がずっと良いのです。」

同氏は、RSA暗号の解読はよく研究されている問題であるため、強力な量子コンピュータの構築を目指す人にとって優れたベンチマークとなるが、同氏のチームのアプローチは、量子材料や量子化学のより優れた有用なシミュレーションを実行するためにも使用できると述べた。