RSA暗号解読に一歩近づく: 量子コンピュータの進化と量子アルゴリズムの改善

Tokyo量子コンピュータは、一度は安全と考えられていた暗号方式を破る可能性があります。従来のコンピュータが大きな数の素因数分解に苦労する一方で、量子コンピュータはショアのアルゴリズムを使ってこれらの問題を迅速に解くことができます。しかし、実用的な量子コンピュータの構築は、多くの資源を必要とするため難しいとされています。

近年、研究者たちは次の二つの主要分野で進展を遂げています。

• 大規模な量子コンピュータの開発
• 小規模な量子回路で実行するためのアルゴリズム改善

ニューヨーク大学のオデッド・レゲブは、ショアのアルゴリズムの速度を向上させる方法を提案しましたが、より多くのメモリが必要でした。その後、MITの研究者たちは、レゲブの速度を維持しつつショアのメモリ効率を活用した、より優れたアルゴリズムを開発しました。この新しいアルゴリズムは、より少ない量子ビットを使用し、量子ノイズに対する耐性も向上しています。これらの革新は、実際の暗号問題を処理できる量子コンピュータの実現に役立つ可能性があります。

RSA暗号の破壊は大きな影響をもたらす可能性があります。RSAは現代の安全な通信の重要な要素であり、大きな数を素因数分解することの難しさによって維持されています。ショアのアルゴリズムは、量子コンピュータを用いてこれらの数を素因数分解することにより、セキュリティを突破する可能性があります。しかし、そのような強力な量子コンピュータを構築することは、未だに大きな技術的課題です。

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現在、最大の量子コンピュータは約1,100キュービットを持っていますが、専門家によれば、暗号解読において有効にショアのアルゴリズムを使用するためには約2,000万キュービットが必要だと考えています。MITの新しい方法は、必要な量子ゲートの数を削減することでこれらの課題のいくつかに対処しています。これは、各ゲートが「ノイズ」を追加するため重要です。

MITのチームは、量子コンピュータが正確性を保つためにほぼ完璧に動作する必要があることから、ミスの修正にも注力しています。彼らは誤りを減らす新しい方法を開発し、このアルゴリズムを現実の量子マシンでより実用的なものにしました。

まだ解決すべき重要な問題が残っています。主な問題の一つは、これらの技術革新が、現代の暗号化に使用されている<強>2,048ビットの数</強>、例えばRSA暗号における数のような、大きな数を因数分解することを可能にするかどうかです。これらの技術は有望であるものの、実際のセキュリティシステムで利用されるまでには、更なる研究が必要です。

この研究は、2024年の国際暗号学会議で発表されました。量子コンピューティングにおいて進展が見られ、アルゴリズムや誤り訂正の改善により、実用性が高まりました。最大の課題は、これらの進歩を現行の暗号方式に影響を与えられるレベルまで拡張することです。