エディンバラ大学は、2024年1月26日にQSigという研究イベントを開催し、量子コンピューティングの暗号化、ブロックチェーン科学、および金融技術への応用を探求します。このイベントは、量子時代の暗号化の可能性と、中期的な量子デバイスがもたらす課題に焦点を当てます。

量子コンピューティングは、完全に安全な量子鍵配布スキームやワンショット署名スキームなど、新しい暗号化ツールを提供し、これらは金融技術に恩恵をもたらす可能性があります。しかし、堅牢でスケーラブルな量子計算と通信の開発タイムラインは予測できません。

以下はIOGブログ「QSig: exploring opportunities in quantum cryptography」を翻訳したものです。

QSig：量子暗号化の機会を探求

新しい時代のコンピューティングへの共有理解を築くために、一流の学者と研究者を集めた新しいイベント

2024年1月19日、アレクサンダー・ラッセル教授による4分間の読み物

2024年1月26日、エディンバラ大学は、コンピュータサイエンスの刺激的で発展中の分野を探求するために学者と業界の専門家を集める新しい研究イベント、QSigを主催します。このイベントでは、IOGのチーフサイエンティストであるアゲロス・キアイアス教授やイーサリアム財団のジャスティン・ドレイクなどが参加し、量子コンピューティングの暗号化、ブロックチェーン科学、および金融技術への応用に焦点を当てます。QSigは、量子技術によって特に可能になった新しい暗号原始の最近の発見に触発されています。これらは、ブロックチェーンの設計とセキュリティの長期的な課題に対処する他の刺激的なアプリケーションの中にあります。

量子コンピューティングは、複雑な量子システムをシミュレーションによって研究する科学として最初に認識されました。その概念は、量子コンピュータが量子シミュレーションの科学をサポートし、非量子（つまり、古典的）シミュレーションの驚くべき成功に似たものになるというものでした。しかし、1994年にピーター・ショアによる意外な突破が、量子計算が最終的に実現されたときに、数論に起因する純粋に古典的な計算問題に対して驚異的なレバレッジを提供することを確立しました。よく知られている結果として、スケーラブルな量子コンピュータは、私たちの既存の暗号化の主力、たとえばRSA暗号化やDSA署名などを破壊するでしょう。

豊富な研究の流れ

過去数十年の研究は、量子計算と暗号化の間に早い段階で示唆されたものよりもさらに豊かな関係を明らかにしました。量子強化プロトコルの分野での最近の発展の一連は、金融技術が量子技術からどのように恩恵を受ける可能性があるかについて新しく刺激的な方法を示唆しています。

特に、私たちは現在、古典的な設定で構築することが単純に不可能な自然な暗号原始があることを理解していますが、それらは量子計算によって驚くべきように可能になります。これらには、完全に安全な量子鍵配布スキーム、受信者が「暗号文を削除したことを証明する」暗号化技術、そして「自己破壊」プライベートキーを持つワンショット署名スキームなどがあります。これらの驚くべき新しいメカニズムに不可欠なのは、一般的に量子状態は複製できないと主張する量子物理学の直感に反するが基本的な側面です。より抽象的なレベルでは、この「ノークローニング定理」は古典的な情報と量子情報の間の顕著な違いを表現します。情報の単純なコピー行為は、古典的な設定では些細なことですが、量子状態を支配する基本的な物理法則によって禁止されています。

これらの新しい暗号ツールのブロックチェーン科学における関連性を強調するために、我々は上記の三番目の例 – 「ワンショット」署名スキームに戻ります。原則として、これらの量子署名スキームは、驚くべきアルゴリズム装置を用いて証明ステークブロックチェーンにおける広く研究された長距離攻撃の脅威を包括的に対処します。メッセージに署名するたびに、署名を生成するために使われた（量子）キーが破壊され、同時に次のメッセージに署名するための新しい（量子）キーが生成されます。さらに、新しいキーは将来の署名に使うことができますが、古いキーを回復するためには使うことができません。読者はこれを、期限切れのキーが削除されるという明示的な要求を伴う古典的なキーの定期的な進化を求める古典的な概念「フォワードセキュリティ」の理想的な実現として認識するでしょう。これにより、未来のキーが明らかになったとしても、古いメッセージは改訂して署名することができません。この意味で、「ワンショット」署名は量子情報理論を活用して、追加の抹消仮定を必要としないフォワードセキュア署名を生み出します。

探索と最適化

この新しいジャンルの暗号ツールの約束は、頑丈でスケーラブルな量子計算と通信の予測不能な開発タイムラインによって複雑化されます。印象的なエンジニアリングの進歩にもかかわらず、近期に利用可能な量子デバイスは、メモリサイズ、計算長、保管時間、そして精度という点で微妙なトレードオフを展示すると予想できます。これらの考慮事項は、新しい暗号化構造の側にさらなる探索と最適化の次元を要求します。特に、効率に関する懸念、特に量子デバイスを必要とする計算面に関連したものは、実用的な実現可能性を決定するための拡大した役割を果たす可能性があります。この視点から、ワンショット署名にはもう一つ驚くべき特徴があります：署名とキーの保存は量子コンピュータを必要としますが、署名自体は純粋に古典的な手段によって検証可能な純粋に古典的なメッセージです。

結論として、QSigは量子時代の暗号化の力、中期的な量子デバイスによって提起される見通しと課題、そしてこれらがブロックチェーン科学と金融技術に直接関連することを探求します。目標は何ですか？ それは、最終的に量子強化金融技術が現実になる前に残っている開かれた疑問を解決する未来の研究に貢献することです。

QSigイベント（Input Output、Cardano Foundation、Ethereum Foundationがスポンサー）は2024年1月26日に開催されます。このイベントの詳細については、Charles Hoskinsonの最近のビデオもご覧いただけます。