量子コンピューターがやってくる。少なくとも、現在の予測はそう示している。これらのマシンは、原子・亜原子スケールで物理現象を支配する法則である量子力学の力を活用する。
そのため、これらのマシンは現在のコンピューターとはまったく異なる方法で動作する。既存のスーパーコンピューターでは数兆年かかるタスクが、将来の量子コンピューターでは数日に短縮される可能性がある。また、既存の技術では手の届かないさまざまな課題に取り組むことができるかもしれない。
そうした課題の一つが暗号解読である。1994年、米国の計算機科学者Peter Shorは、後に日常的な電子メールやインターネットセキュリティを支える暗号方式を解読できる量子アルゴリズムを考案した。Shorの成果は米軍および情報機関の関心を集め、新興分野への投資が始まった。
暗号解読は量子コンピューターの潜在的な用途としてよく取り上げられるが、現在はその悪用を防ぐ対策がすでに存在する。そして近年、他の魅力的な応用分野も次々と登場している。では、安全な通信への脅威は誇張されすぎているのだろうか？
現時点では、どの量子コンピューティング技術が主流になるか、開発上の障壁がいつ克服されるか、あるいは誰が最初に実現するかは、誰にも確かなことはわからない。
しかし、ある程度の予測は可能だ。特定のタスク向けに設計された専用型量子コンピューターは、汎用型よりも早く登場するだろう。実用的なマシンの出現まで10〜20年というのが、不確実性を伴いながらも妥当な見通しである。米国と中国が市場をリードしているとみられており、大きなブレークスルーはどちらかから生まれる可能性がある。
暗号解読が量子コンピューターの応用例として代表格とされているのも、ある意味で理解できる。私たちのデジタル世界のセキュリティは暗号技術に依存しており、それはサイバーセキュリティを支える数学的技術群を提供している。
デジタルの秘密は暗号化によって守られている。暗号化とは、意味のあるデータを判読不能な形式に変換するものだ。量子コンピューターが現行の暗号を解読できれば、きわめて機密性の高いデータが露わになる可能性がある。テロ組織の追跡や戦略的競合国へのスパイ活動を行う国家にとっては有益かもしれないが、その他のすべての人々にとっては深刻な問題となる。
暗号の黙示録
適切な対応を怠れば、このデジタル的惨事は現実のものになりかねない。しかし、この分野の研究者たちは手をこまねいてきたわけではない。この10年で、量子コンピューターによる暗号解読に対して耐性を持つ新しい暗号技術の標準が開発されている。この分野は耐量子暗号（ポスト量子暗号）として知られている。
多くの政府が、既存の暗号から新しい耐量子暗号標準へ移行を促すスケジュールを発表している。すべての機関が迅速に移行を完了すれば、暗号解読が可能な量子コンピューターが完成する頃には、私たちのデータは十分に保護されているはずだ。
それでも、「Qデー（Q day）」とも呼ばれる暗号の黙示録が迫っているという話は後を絶たない。耐量子暗号によって保護される未来に向けて動き出しているにもかかわらず、なぜメディアはいまだに暗号解読に固執するのだろうか？
誰もがその起源の物語を好む。1994年にPeter Shorが開発した量子アルゴリズムは大きな衝撃をもたらした。暗号研究者たちはただちに、Shorのアルゴリズムに対して無敵の新しい暗号方式の探索を開始した。さらに重要なことに、この理論的なブレークスルーは量子コンピューターの実際の開発を後押しした。Shorのアルゴリズムは、これらのマシンに対する最初の説得力ある応用例として位置づけられているからだ。
この量子の脅威には具体性がある。「Qデー」という（しばしば誇張された）概念は、ある朝目を覚ますと突然サイバーセキュリティが失われているという事態を想定している。一方、量子コンピューターの建設的な利用法のほとんどはより抽象的に見える。気候変動のような科学的問題の数学的モデリングや、物理現象の複雑なシミュレーションなどを大幅に支援できる可能性はあるが、それは目に見えにくい。
他の用途は夢物語のように聞こえる。たとえば、量子コンピューターはがんの治療法の発見や、核融合による膨大なクリーンエネルギーの利用に貢献するかもしれない。決定的なキラーアプリが存在しない中で、暗号解読は依然として目立つ想像上の用途として君臨し続けている。そして、世界の終末の予感は常に人間の意識を集中させる。
その他の用途
量子コンピューティングは大国間の競争にも深く組み込まれるようになっている。中国、米国、ロシアをはじめとする各国が量子コンピューターの開発を推進している。政府の一部では、量子コンピューティング競争に敗れた場合の結果は考えたくもないものだと受け止められている。戦略的なライバルが自国の秘密を解読できるのに、こちらは相手の秘密を解読できないとしたら、どうなるか？
問題は、そのような不安が本当にこの分野に注ぎ込まれている莫大な資金を動かしているのかという点だ。
政治的な優位性や犯罪的な利益を脇に置くと、量子コンピューティングで実際に大きな利益を生むのは暗号解読ではない。
現在、さまざまな量子コンピューティング企業が自社の技術を売り込んでいるが、暗号解読への言及はほとんど見られない。代わりに、他の魅力的な用途が喧伝されている。量子コンピューターは最適化において卓越した能力を発揮するとされており、これは古典的なコンピューターが苦手とする複雑な問題に対して最も効率的な解を見つけることを意味する。
これにより、大規模で複雑な取引や入り組んだ投資戦略を扱う金融業界の一部が変革されるかもしれない。サプライチェーンの物流管理も容易になる可能性がある。量子コンピューターは創薬を飛躍的に加速し、新しい工業材料の開発にもつながるかもしれない。
また、予測モデリングの精度を大幅に向上させ、より正確な気象予測や地政学的リスク分析を実現する可能性もある。さらに量子コンピューターは人工知能技術を強化するかもしれない。
これらのほとんどはまだ実現されていないビジョンにとどまっているが、ブレークスルーと利益への期待が投資を促進し続けている。
つまり、真の地政学的な覇権争いは確かに存在するが、それはもはや専ら、あるいは主に秘密の解読に関するものではない。大国間の量子競争は、幅広い技術領域にわたる先行者利益をめぐるものとなっている。突き詰めれば、誰が利益を得るかという問題だ。
初期の進歩は工業材料の開発と最適化において最も期待できる。その後の機会は、高度な数学的モデリングや予測シミュレーションへと広がっていくかもしれない。
量子コンピューターが懐疑論者の疑念を覆して現行の暗号を解読できるほどの能力に達するとしたら、それはおそらくずっと後の話だ。そして、すべての機関が耐量子暗号への移行を完了していれば、その脅威はほぼ無意味なものになっているだろう。
しかし、暗号のアップグレードにかかる時間を考えると、対応の遅れた組織はまだ多くを失うリスクを抱えている可能性がある。
