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「耐量子暗号 」とは何ですか?

ヴィンセント・ファン・デル・リースト

2025年1月13日 / 読了時間:4分

定義

耐量子暗号 (PQC) は、量子コンピュータの計算能力に耐えうるアルゴリズムやプロトコルの開発を目的とする暗号学の一分野である。 量子コンピュータは、量子力学の原理を利用して、従来のコンピュータでは達成不可能な、かつてない速度で特定の種類の計算を実行します。この技術的飛躍は様々な分野で大きな進歩をもたらす一方で、現在の暗号システム、特に整数の因数分解や離散対数といった特定の数学的問題の困難性に依存しているシステムに対して、重大な脅威をもたらしています。

PQCが急務となっている背景には、量子コンピュータがRSA(Rivest-Shamir-Adleman)、ECC(楕円曲線暗号)、DSA(デジタル署名アルゴリズム)といった広く利用されている暗号アルゴリズムを解読する可能性があることにある。 この脅威は、「今収集し、後で復号する」という戦略によってさらに深刻化しています。この戦略では、攻撃者が現在、暗号化されたデータを傍受・保存し、量子コンピュータが十分な処理能力を持つようになった時点でそれを復号することを意図しています。

耐量子暗号 はどのように機能するのでしょうか?

耐量子暗号 これには、量子コンピュータの極めて特殊な能力にさらされても安全性を維持できる暗号アルゴリズムの設計が含まれます。量子コンピュータ上で実行可能な2つの量子アルゴリズム、すなわちグローバーのアルゴリズムとショアのアルゴリズムは、現在の暗号システムの脆弱性を浮き彫りにしています:

  • グローバーのアルゴリズム:この アルゴリズムは 、ソートされていないデータベースを、従来のアルゴリズムよりも2乗の速度で検索することができます。対称鍵暗号を完全に破るわけではありませんが、AES(Advanced Encryption Standard)やSHA-2(Secure Hash Algorithm 2)といったアルゴリズムのセキュリティを著しく低下させるため、セキュリティを維持するにはより長い鍵が必要となります。
  • ショアのアルゴリズム:このアル ゴリズムは 、大きな整数を因数分解し、離散対数問題を従来のアルゴリズムよりも指数関数的に高速に解くことができる。これは、RSA、ECC、DSAといった非対称暗号システムに対して直接的な脅威となり、十分に高性能な量子コンピュータが実用化されれば、これらのシステムは機能しなくなる。

こうした脆弱性に対処するため、PQCでは、量子攻撃に対して耐性があるとされる数学的問題に基づいた新しいアルゴリズムの開発に注力しています。これには、格子暗号、ハッシュ暗号、コード暗号、多変数多項式暗号などが含まれます。米国国立標準技術研究所(NIST)は、これらのアルゴリズムが広く採用・実装されるよう、その標準化を主導してきましたが、世界中には他にもいくつかの標準化の取り組みが行われています。


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メリット耐量子暗号

耐量子暗号 デジタル通信やデータの長期的なセキュリティを確保し、いくつかの重要な利点をもたらします:

  • 将来を見据えたセキュリティ:PQCアルゴリズムは、量子コンピュータの計算能力に耐えられるよう設計されており、技術が進歩しても暗号化されたデータの安全性が確保されます。
  • 新たな規格への準拠:PQCの導入は、さまざまな標準化団体が定めた最新の暗号規格に準拠しており、業界の規制やベストプラクティスへの準拠を保証します。
  • 現在および将来の脅威に対する防御: 今すぐPQCアルゴリズムを採用し 、規格の進化に合わせて調整を行うことで 、組織は機密データが現在傍受され、将来解読されるのを防ぐことができます(「今収集し、後で解読する」という戦略)。
  • 幅広い用途への適用:PQCアルゴリズムは、鍵のカプセル化、デジタル署名、安全な通信など、さまざまな暗号化のニーズに応用することができます。


量子暗号と耐量子暗号 :その違いとは?


耐量子暗号 そして シノプシス

シノプシス 当社は、将来の量子脅威からデジタルセキュリティを守るため、耐量子暗号 を組み込んだソリューションの提供において最先端を走っています。当社の幅広いセキュリティIP ポートフォリオには、非対称・対称暗号コア、ハッシュ/MAC暗号コア、TRNG、物理的複製不可能性機能(PUF)IP、信頼の根源(Root of Trust)を備えた既製の組み込み型ハードウェアセキュリティモジュール、およびインターフェースセキュリティが含まれます。これらのソリューションは量子耐性を備えて設計されており、お客様のSoC設計の長期的な安定性とセキュリティを保証します。

シノプシス 同社は、ML-KEM(FIPS 203)、ML-DSA(FIPS 204)、SLH-DSA(FIPS 205)、およびXMSS & LMS(SP 800-208)といった、NISTが承認したPQCアルゴリズムに準拠した「Agile PQC Public Key Accelerators(PKA)」を発表しました。 これらのソリューションは、エッジデバイスからクラウドインフラストラクチャに至るまで、さまざまなアプリケーションにおいて、量子コンピューティング の脅威に対する堅牢な防御メカニズムを提供します。

「 シノプシス「量子安全PKA」の際立った特徴の一つは、その適応性です。ハードウェアと組み込みファームウェアの両方を組み込むことで、アルゴリズムの更新における性能と柔軟性を確保しています。PQC規格は進化し続けており、現場に導入されたシステムが常に最新の状態を維持し、安全性を確保することが求められるため、この適応性は極めて重要です。

PQCに加え、 シノプシスPKAは従来のECCおよびRSAアルゴリズムにも対応しており、幅広い暗号化機能とハイブリッドモードのサポートを提供します。高度に構成可能でスケーラブルなこのIPは、性能、面積、消費電力、レイテンシの面で最適化が可能であり、多様なアプリケーションに適しています。

シノプシス Agile PQC PKAsは、完全なPQCデジタル署名、鍵カプセル化メカニズム、生成関数をサポートしており、FIPS 140-3認証への対応、セキュアな鍵インターフェース、およびサイドチャネル攻撃やフォールトインジェクション攻撃に対するオプションの対策機能を備えています。これらのソリューションを統合することで、設計者は機密データやシステムを将来の量子脅威から保護し、政府、企業、および消費者の長期的なセキュリティを確保することができます。

耐量子暗号 を御社のシステムに統合する方法について、詳細をお知りになりたい場合は、今すぐお問い合わせください。当社の専門家が、PQCの複雑な課題を乗り越えるお手伝いをし、量子時代においてもデータの安全性を確保できるようサポートいたします。

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