量子コンピューティング新突破：グーグルWillowチップのブロックチェーンセキュリティへの潜在的影響

12月10日、Googleは最新の量子コンピューティングチップWillowを発表しました。これは2019年にGoogleが量子チップSycamoreを発表して"量子優位性"を初めて実現して以来の重要なブレークスルーです。この成果はNatureに緊急掲載され、SNSで広く注目を集めています。

新しいチップWillowは105の量子ビットを持ち、量子誤り訂正とランダム回路サンプリングの2つのベンチマークテストで同カテゴリの最高性能を達成しました。ランダム回路サンプリングベンチマークテストでは、Willowチップは5分以内に、今日の最速のスーパーコンピュータが10^25年かかる計算タスクを完了しました。この数字は既知の宇宙の年齢を超えています。

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Willowの重要なブレークスルーは、エラー率を指数関数的に低下させ、ある閾値を下回ることを実現したことです。これは、量子コンピューティングの現実的な実現にとって重要な前提条件です。研究開発チームの責任者は、Willowが閾値を下回る最初のシステムであり、これまでで最も説得力のあるスケーラブルなロジック量子ビットのプロトタイプであることを述べ、大規模な実用量子コンピュータが実現可能であることを示しています。

この成果はブロックチェーンと暗号通貨の分野に深遠な影響を与えました。Willowチップの105量子ビットはビットコインなどの暗号通貨で使用される暗号アルゴリズムを解読するにはまだ不十分ですが、大規模な実用的な量子コンピュータを構築する可能性がますます高まっていることを示唆しています。

ビットコイン取引では、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム（ECDSA）とハッシュ関数SHA-256が広く使用されています。研究によると、Shor量子アルゴリズムは百万個の量子ビットでECDSAを完全に破ることができます。これは、十分に強力な量子コンピュータを持つ攻撃者が、公衆鍵から秘密鍵を短時間で推導する可能性があり、暗号通貨の安全性を脅かすことを意味します。

現在の量子コンピュータはRSAやECDSAなどのアルゴリズムに対して実際の脅威をもたらすことはできませんが、Willowチップの登場は暗号通貨の安全体系に警鐘を鳴らしました。量子コンピューティングの影響下で暗号通貨の安全性をどのように守るかが、テクノロジー界と金融界の共通の関心事となるでしょう。

この課題に対処するために、後量子暗号（PQC）が重要な研究分野となっています。PQCは、量子コンピューティング攻撃に対抗できる新しいタイプの暗号アルゴリズムです。ブロックチェーンを抗量子レベルに移行することは、最先端技術の探求であるだけでなく、将来のブロックチェーンの長期的で堅実な安全性を保証するためでもあります。

いくつかの研究チームは、抗量子ブロックチェーン技術において進展を遂げています。例えば、あるチームはブロックチェーン全プロセスの後量子暗号能力の構築を完了し、OpenSSLを基に複数のNIST標準の後量子暗号アルゴリズムをサポートする暗号ライブラリを改造しました。また、後量子署名がECDSAに比べてストレージ膨張の問題に対処するために、コンセンサスプロセスを最適化し、メモリ読み取り遅延を低減することによって、抗量子ブロックチェーンのTPSが元のチェーンの約50％に達することを可能にしました。

さらに、富機能の暗号アルゴリズムの後量子移行においてもブレークスルーがありました。あるチームがNISTの後量子署名標準アルゴリズムDilithiumに対する分散型鍵管理プロトコルの開発に参加しました。これは業界初の高効率な後量子分散型閾値署名プロトコルであり、性能面で既存のソリューションに比べて10倍以上の向上を実現しています。

量子コンピューティング技術の進歩に伴い、ブロックチェーンと暗号通貨業界は未雨の準備をし、積極的に抗量子技術を開発および展開する必要があります。これはデジタル資産の安全性だけでなく、ブロックチェーンエコシステム全体の発展方向にも影響を与えるでしょう。