ポスト量子コンピューティング

今後到来する量子コンピューティングの時代に、ブロックチェーンベースのシステムのセキュリティと完全性を維持するためには、ポスト量子暗号をブロックチェーン技術に統合することが不可欠です。

ブロックチェーンは、取引の安全性確保、合意形成の維持、データプライバシーの確保など、さまざまな目的で暗号アルゴリズムに大きく依存しているため、これらのアルゴリズムは量子攻撃に対する耐性が必要です。

UPCXは、その脅威にいち早く対応するために実用レベルのポスト量子暗号を実装します。

量子コンピューターは、その膨大な処理能力によりRSA暗号や楕円曲線暗号など、現在広く使われている暗号システムの多くを破る可能性があるといわれています。RSA暗号や楕円曲線暗号などは、大きな数の因数分解や離散代数の計算など、特定の数学的問題を解くことの難しさに依存しています。しかし、これらの問題は離散的な代数構造を持っており、「量子コンピューター計算法」の開発によって暗号を解読される可能性があります。

ポスト量子暗号は、量子抵抗暗号や量子安全暗号とも呼ばれ、量子コンピューターによる攻撃に対して安全なように設計された暗号アルゴリズムのことで、従来のコンピューターと量子コンピューターの両方が解くことが困難とされる数学的問題に基づいています。ポスト量子暗号とは、離散代数の構造に対する攻撃で解けないようなものでなければ、「量子コンピューターでは解きにくい」「量子抵抗性」であるということは言えません。

UPCXでは、はじめにブロックチェーンのウォレットキーの生成と検証に独自のポスト量子暗号（UPCX-S）を実装します。UPCX-Sは、R-LWE（Ring Learning With Error）問題の難しさに基づくものです。R-LWE問題が量子コンピューター耐性であることは、過去20年以上にわたる暗号の研究によって確認されています。量子コンピューターへの耐性があることが知られている暗号方式は、主に格子ベース方式、コードベース方式、ハッシュベース方式、多変数多項式ベース方式、多変数多項式ベース方式、楕円同素体ベース方式の5種類です。R-LWEベース方式は、その中でも格子ベース方式の一種です。

R-LWE方式を含む格子ベース方式は、数千次元の1024次元ユークリッド空間において、任意または偶然の格子が与えられたときに、格子点の中から原点に最も近い点を見つけることの難しさに基づくものです。より効率的に、この問題は、有理数で表される離散的な距離ではなく、ユークリッド距離の比較を必要とするため、量子計算では速く計算することができません。

公表されている192ビットの量子耐性アルゴリズムは、いずれも低スペックのデバイスでは速度やメモリの関係で実装することが困難ですが、UPCX-Sは、低スペックのデバイスや8ビットカードなどにも実装することが可能です。

現在、量子コンピューター耐性暗号化アルゴリズムとして、Superspecial Elliptic Curve Isogenyによる暗号アルゴリズムの研究も同時に進めています。この方法は鍵長が短く（100バイト以下）、計算速度が遅いため、より高速化を実現するための研究を実施しています。