6年にわたる量子暗号コンテストが終了し、4つの新たなセキュリティ標準が米商務省国立標準技術研究所（NIST）によって選定された。
この発表は、量子コンピューティングの利用しやすさと速度が大きく進展した直後に行われたもので、拡大する量子セキュリティの脅威を食い止める一助となることが期待される。
NISTのコンテストは2016年に始まり、一般的な暗号化とデジタル署名の改善を目指していた。NISTが選定した4つの新たなセキュリティ標準は、早ければ2024年に公開される量子安全暗号標準の一部となる。しかし、これらの新標準は一刻も早く必要とされている。
量子技術は加速しており、それに伴って量子の脅威も増している。2022年には、量子アズ・ア・サービス（QaaS）ソリューションを提供するスタートアップが登場し、主要企業が相互接続された量子コンピューティングネットワークの構築に向けて提携し、世界の大国が量子技術の主導権を握る存在を目指して競うようになった。
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量子コンピューティングはすでに到来している
SFの前提も、サービスとして提供されるとなれば、現実離れしたものではなくなる。英国を拠点とするOxford Quantum Circuitsは、量子処理を誰もが利用できるようにすることを目指し、Quantum-as-a-Serviceプラットフォーム向けに約4,700万ドルのシリーズA資金調達を実施した。しかし、同社だけではない。
AmazonのBraket量子コンピューティングマーケットプレイスは、2020年に一般公開された。IBMが初のクラウド上の量子コンピューターを投入してから、わずか5年後のことだ。一方、QuTech、Eurofiber、Juniper Networksは、初の量子インターネットの構築に近づいている可能性がある。
技術の加速は、瞬く間に起こり得る。2年前、IBMはEagle量子コンピューターを発表した。当時、世界最速の量子コンピューターであり、処理速度は127量子ビットだった。IBMは今後数年のうちに、433量子ビットのQuantum Ospreyを、続いて1,121量子ビットのQuantum Condorを速やかに投入する予定だ。
同様に、先月はQuantinuumのSystem Model H1量子コンピューターが量子コンピューティングの記録を更新し、20量子ビットのデータを処理した。これは、それまでの12量子ビットから大幅な進歩だ。JP Morgan Chaseはこの量子コンピューターを使い、自然言語処理用のアルゴリズムを開発した。新たな技術が登場する中、量子コンピューティング業界のあらゆる層で加速が進んでいる。
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迫り来る量子セキュリティの崩壊
量子コンピューティングは、自然言語処理、機械学習、人工知能の分野に大きな影響を及ぼす。コンピューターが驚異的な速さで「思考」できるようになれば、極めて深く複雑な思考も可能になる。しかし、これには重大なセキュリティリスクが伴う。悪意あるアプリケーションが主要なセキュリティソリューションよりもはるかに速く思考し、適応できるようになったらどうなるのか？
暗号化についても、問題は純粋な計算能力だけでなく、思考力にも関わる。十分な計算能力があれば、どんなものでも破ることができる。
セキュリティ業界は以前から、量子コンピューティングがいずれ現在のセキュリティ標準を破ると認識していた。週初め、ToshibaはSafe Quantumと提携し、新たな量子鍵配送および量子通信技術の開発に乗り出した。
Safe QuantumのCEO兼創業者であるJohn Prisco氏によると、「2022年は、商用量子技術が本格的に飛躍する年になる。より多くのイノベーターが、データを保護する究極の方法として、量子セキュアな未来の世界を見据えるようになるからだ」という。
しかし、クラウドによって生じたスキルギャップへの対応にいまだ苦慮する企業が多い中、量子コンピューティングは、最も先見性のある企業以外からはほぼ見過ごされている。
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IBMの専門家が量子安全暗号への道を切り開く
IBMは長年にわたり、量子安全スキームの開発を明確な目的として、世界最高水準の暗号専門家からなるチームを構築してきた。企業は、量子技術がすぐに利用可能になる前に新たな量子安全暗号標準を採用することで、次の大きな技術革新、そして次の重大な脅威が訪れるまで、少なくともデータを安全に保ちたいと考えている。
かつては、8桁のパスワードは総当たり攻撃ではほぼ解読不可能と考えられていた。同じように、量子コンピューティングには、現在の暗号技術とセキュリティを無意味なものにする可能性がある。大規模で実用的な量子コンピューティングなら、今日の暗号標準を簡単に破れるだろう。さらに悪いことに、量子コンピューティングは「過去に手を伸ばす」ことができる。今日盗まれたデータが、明日の量子の脅威にさらされる可能性があるのだ。
IBMが開発したものを含む新たなNIST標準によって、組織は将来の量子脅威に備え、未来の課題から今日のデータを守れるようになることが期待されている。量子対応に関心のある企業は、IBMの新たな専用IBM Quantum-Safeポートフォリオの技術およびコンサルティングサービスを活用できる。
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新たなNIST標準は2024年に公開予定
NISTの新たなポスト量子暗号標準が商用利用向けに公開されるのは、2024年になってからだ。ただし組織には、現在のシステムを監査し、新たな暗号標準を今すぐ準備し始めるよう促している。そのために、サンドボックス環境でテストを実施する。
標準への採用が検討されているアルゴリズムはさらに4つあり、NISTはそのラウンドの最終候補を後日発表する予定だ。
今週発表された4つの標準のうち、一般的な暗号化について、NISTはCRYSTALS-Kyberアルゴリズムを選定した。このアルゴリズムは、比較的小さな暗号鍵と高速な処理を実現する。
デジタル署名について、NISTは3つのアルゴリズムを選定した。CRYSTALS-Dilithium、FALCON、そしてSPHINCS+だ。最初の2つは高い効率性を備えている。NISTはCRYSTALS-Dilithiumを主要アルゴリズムとして推奨し、Dilithiumでは実現できない、より小さな署名が必要なアプリケーションにはFALCONを推奨している。
3つ目のSPHINCS+について同機関は、「他の2つよりもやや大きく、遅いが、主な理由からバックアップとして価値がある。NISTが選定した他の3つすべてとは異なる数学的アプローチに基づいているためだ」と説明している。
NISTによると、アルゴリズムのうち3つは構造化格子と呼ばれる数学的問題群に基づいており、SPHINCS+はハッシュ関数を使用している。
現在から2024年までの間に、これらの新たな暗号標準が変更される可能性はなお残っている。量子コンピューティングの世界が驚異的な速さで進展する中、暗号標準も迅速に進化しなければならない。そして組織が新たなポスト量子暗号標準に適応するにあたり、コンピューティング史上でも最も重大な変化の一つに備える必要もある。