量子スプレマシーとブロックチェーン|量子ゲート・一方向量子計算について

ブロックチェーン

現在開発が進められている量子コンピューターは、極低温でしか働かないものと室温で働くものがあり、東京大学などでは室温でどこでも使える量子コンピューターの開発が行われています。

 

また、下記のような分類もされています。

 

量子ゲート:Google、IBMが開発を進めている方式。複雑な配線や量子ビットを増やすことが困難といったデメリットあり(2019年11月現在:50-100量子ビット)
一方向量子計算:東京大学が開発を進めている方式。レーザー光を短い間隔で発し、それを計算の単位とする。「量子もつれ」と呼ばれる関係をレーザー光の1つ1つが持ち、その測定によって計算を行う。

 

一方向量子計算方式の量子コンピューターは、光学機器によって装置が作られており、将来的には「1万量子ビット」のビット数をチップ状にすることが可能とされています。

 

東京大学が開発を進める量子コンピューターは室温で働くことが証明されており、極低温でしか働かない量子コンピューターとは計算方式やビット数に違いがあると言えます。

 

量子スプレマシーとは?

 

量子スプレマシーは「量子超越性」のことで、スーパーコンピューターなどこれまでのコンピューターでは、実現することのできない計算能力を持っていることを示しています。

 

Googleは、量子コンピューターの開発によって、世界で最も早いスーパーコンピューターで1万年かかる計算問題をたった3分20秒で解いたと明らかにしています。

 

量子スプレマシーを達成したとGoogleは語っていますが、IBMはその主張を誤りだと指摘しているなど、様々な方式がある中で、より安定的で膨大なビット数を誇る量子コンピューターの開発が進められることでしょう。

 

また、量子コンピューターは、「量子もつれ」や「量子重ね合わせ」を利用して計算を行なっています。

 

計算を処理する方法が、従来のコンピューターと異なるため、どれだけ性能のいいパソコンでも実現することができない計算能力を量子コンピューターは有しているおり、分子のふるまいなど物理法則のシュミレートを得意とされています。

 

量子コンピューターによる計算は量子の状態によって大きく左右されるため、周囲からの悪影響を受けない環境が必要不可欠であることも特徴の1つです。

 

量子スプレマシーとブロックチェーン

 

現在のブロックチェーン技術は量子コンピューターの計算能力に耐えられようには設計されておらず、暗号化を解読し、取引を偽造することも可能とされています。

 

何よりも量子コンピューターがどれほどの計算能力を有しているのか明らかにされていない現在においては、数学的な対応策を講じる必要があると考えられます。

 

すでに量子コンピューターの計算能力にも耐えられる公開鍵暗号アルゴリズムの提案が米国立標準技術研究所には、80以上も寄せられているなど、様々な研究が行われています。

 

高性能な量子コンピューターの構築によって、現在使用されている公開鍵暗号システムの多くを破壊することも考えられ、インターネットなどデジタル通信のセキュリティの安全性を損なうことにも繋がります。

 

そのため、量子コンピューターと従来のコンピューターの両方に対して安全で、既存の通信プロトコルおよびネットワークと相互運用できる暗号化システムを開発することが重要であると言えます。

 

今後20年ほどで、現在使用されているすべての公開鍵鍵暗号システムを破るのに十分な量子コンピューターが構築されるとも予測されており、量子コンピューティングがいつ開発され、普及するかどうかに関係なく、量子コンピューティングに対抗できる情報セキュリティシステムの準備を開始する必要があると考えられます。

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