Googleが警告：量子コンピューターが2029年までにビットコインの暗号化を解読する可能性

Googleの研究者らは、2029年までに量子コンピュータが主流のブロックチェーンのセキュリティシステムを突破する可能性があると指摘している。現在、最大690万枚のビットコインが公開鍵の漏洩により、量子コンピュータの計算能力によっていつでも解読される危険にさらされている。

量子コンピューティングへの投資は、一般的に未来への賭けと見なされている。今後数年のうちに、大規模かつ高性能な量子システムが登場すると予想されており、それらは破壊的な可能性をもたらす一方で、新たなリスクも伴う。Googleは、安閑としていられないと述べている。

Alphabet傘下のこの子会社は、独自の量子コンピューティングへの野心を推進することに注力している。同社の「Willow」チップは、2024年末に世界的な量子ブームを巻き起こし、この新興技術を完全に脚光を浴びさせるきっかけとなったと考えられている。

現在、Googleの研究者はホワイトペーパーを発表し、「Q-Day」（量子コンピュータが世界中の大量のデータを保護する暗号技術を解読できるようになる瞬間）は遠い将来の脅威ではないと指摘している。さらに同社は具体的な年を明示し、その年までにこの事態に備えるよう一般に呼びかけている。

今週、コーネル大学のarXivプラットフォームに投稿されたこの論文は、特に暗号資産に焦点を当てている。暗号資産の取引は、秘密鍵と公開鍵という2つの鍵に依存している。秘密鍵は、非常に長く、ランダムで、秘密にされる数字であり、これによって自身の資金を管理・アクセスすることができる。これに対応する公開鍵は公開され、仮想通貨の受信に使用される。

ビットコインをはじめとする多くの仮想通貨のセキュリティは、楕円曲線暗号と呼ばれる技術に依存している。その基本的な前提は、既存のコンピュータでは公開鍵から秘密鍵を逆算することはできないというものだ。これは理にかなっている――従来のコンピュータでは、現実的な時間内でこれを達成することは確かに不可能だからだ。

しかし、量子コンピュータは事情が異なります。Barron'sが以前報じたように、将来のマシンは「ショアアルゴリズム」と呼ばれる量子アルゴリズムを実行できるようになるかもしれません。このアルゴリズムは、大きな数を素因数に分解することができます。

論文では、ショアアルゴリズムの特定のユースケースである「即時消費攻撃（on-spend attack）」に焦点を当てています。ビットコインを送金する際、取引がメモリプールに入り、確認を待つ間、公開鍵が一時的にネットワーク上に公開される。このプロセスには約10分かかる。

研究者らは、「高速クロック」量子コンピュータ（あるいは特定の量子アーキテクチャを採用したコンピュータ）上で最適化されたショアアルゴリズムを実行すれば、わずか9～12分でその公開鍵から秘密鍵を導き出せると発見した。

重要な点は、研究者らが、超伝導量子コンピュータ上で、ビットコインや主要な暗号通貨の多くを保護している楕円曲線暗号を解読するために必要な物理量子ビットが50万個未満であると推定していることです。これは以前の推定値に比べて約20分の1に減少しています。

研究者らは、最大690万ビットコインが、公開鍵が露見しているアドレスに保管されていると指摘している。これらの鍵はすでに公開されているため、量子システムは10分間の時間制限に縛られることなく、いつでもShorアルゴリズムを使用してこれらのウォレットに侵入することができる。

本論文の共著者の一人であるジャスティン・ドレイク氏は、ソーシャルメディア上で、「Qデー」が2032年以前に到来するという確信が「著しく高まった」と述べた。ドレイク氏は、その年までに、量子システムが公開された公開鍵から秘密鍵を復元する確率が少なくとも10％に達すると予測している。

「この件に関する議論の方向性が変わり、ポスト量子暗号技術の研究開発への投資がさらに促進されると予想している」とドレイク氏は記している。自身は「量子専門家」ではないこと、またこれらの査読前の結果には「適切な検証」に時間がかかることを認めつつも、研究チームとのやり取りに基づき、Googleの推定は控えめすぎると考えている。

業界のコンセンサスでは、この事態は2030年代のどこかで発生する可能性が高いと見られているが、Googleは「Qデー」がより早く到来すると予測している。同社によれば、暗号学的な実用能力を備えた量子コンピュータは、2029年頃にはすでに、主流のブロックチェーンの大部分を破るのに十分な性能を持つ可能性があるという。

偶然にも、この時期は、多くの量子研究開発チームが大規模な商用量子コンピュータの実現に向けて設定している目標時期と一致している。量子分野におけるGoogleのライバルと見なされることが多い国際ビジネスマシンズ（IBM）も、それ以前に耐誤り性を持つスーパーコンピュータを配備することを目標としている。

Googleは先週のブログ記事で、時代に取り残されないよう、企業に対しサイバーセキュリティ対策を強化するよう促した。同社は次のように記している。「暗号技術に対する脅威は、『先に保存し、後に復号する』という攻撃が存在するため、すでに現実のものとなっている。一方、デジタル署名に対する脅威は将来のリスクである。」

Googleは特に、「ポスト量子暗号」への移行を推進している。これは、将来の攻撃に耐えるために、データを保護する新しい量子耐性アルゴリズムを採用することを意味する。