By ジェイ・リュー 投稿日: 18 年 2022 月 XNUMX 日
量子コンピューターは少なくとも 15 年間はセキュリティ システムに深刻な危害を与えることはできないと広く信じられています。そのとき、本格的なフォールトトレラント量子コンピューターが利用可能になり、ショールのアルゴリズムを実行して妥当な時間内に RSA を解読できるようになると予想されます。まあ、現実はもっと暗いです。実際の量子セキュリティの脅威ははるかに差し迫ったものであり、おそらく XNUMX 年以内に起こります。
「本当ですか？」と思われるかもしれません。どうして？"
これらの短期的なセキュリティ脅威は、私たちがすでに今日いるNISQ時代の、エラーが発生しやすい量子デバイス上で実行されるヒューリスティックアルゴリズムによるものとなるでしょう。
Shor のアルゴリズムを使用すると、2048 ビット RSA 数値を因数分解するには、100,000 日間実行する 10 フォールトトレラント量子ビット、または 20 時間実行する 8 万 NISQ 量子ビットが必要です。このような大規模な量子コンピューターは少なくとも XNUMX 年は存在しないため、準備する時間はたくさんあると感じるかもしれません。
しかし、今日の NISQ デバイスを使用して、私たち Zapata Computing は、と呼ばれるヒューリスティック アルゴリズムを考案しました。 変分量子因数分解 (VQF、特許取得済み) は、2048 時間以内に約 6,000 NISQ 量子ビットを持つ XNUMX ビット RSA 数値を因数分解できると推定しています。大手量子コンピュータ企業が公開した製品ロードマップに基づくと、この規模の NISQ 量子コンピュータは XNUMX 年以内に利用可能になると予想されています。
考えてみてください。量子セキュリティの脅威は、ほとんどの人が認識しているよりもはるかに差し迫ったものです。
「ヒューリスティック アルゴリズムとは何ですか。なぜこの場合、RSA 数値の解読に関してはショールのアルゴリズムよりもはるかに強力なのでしょうか?」と疑問に思われるかもしれません。
コンピューティングの複雑さのパイオニアであり、チューリング賞を受賞したスティーブン・クックは、それを次のように明確に定義しています。
" ヒューリスティックアルゴリズム これは、速度のために最適性、精度、精度、または完全性を犠牲にすることで、従来の方法よりも迅速かつ効率的な方法で問題を解決するように設計されたものです。」
言い換えれば、ヒューリスティック アルゴリズムは数学的には完全ではなく、理論的には証明されていませんが、実際には機能します。ヒューリスティック アルゴリズムのよく知られた例はニューラル ネットワークです。ニューラル ネットワークは、機能するという数学的な証明がないにもかかわらず、顔認識などのアプリケーションで非常に効果的であることが証明されています。さらに、より優れた畳み込みニューラル ネットワークが設計されるにつれて、精度と強力さが増しています。
VQF アルゴリズムも別の例です。 Shor のアルゴリズムとは異なり、量子コンピューターと古典コンピューターの両方を使用するハイブリッド アルゴリズムです。具体的には、因数分解問題を組み合わせ最適化問題にマッピングし、前処理に古典的なコンピューターを使用し、よく知られた量子近似最適化アルゴリズム (QAOA) を採用します。このアプローチにより、多数の因数分解に必要な量子ビットの数が大幅に削減されました。
NISQ の脅威は PQC の脅威よりもはるかに近い将来に起こります
学界、標準化団体、セキュリティ企業のほとんどの取り組みは、フルスケールでフォールトトレラントな量子で実行されるショールのアルゴリズムから予想される脅威を伴う、XNUMX年以上先のポスト量子暗号（PQC）時代からのセキュリティ脅威を軽減することに重点を置いています。 VQF アルゴリズムは、今日すでに始まっている NISQ 時代において、量子コンピューター上で実行されるヒューリスティック アルゴリズムによる短期的なセキュリティ脅威の実現可能性を明らかにしました。
私たちはこの問題を注意深く観察し、大企業、政府、組織と話をしてきました。これは、彼らが最も懸念している種類の量子サイバーセキュリティ脅威です。
私たちの量子科学者の豊富なベンチと私たちの Orquestra® ソフトウェア プラットフォーム 量子コンピューター上で実行される当社は、研究、評価、テスト、評価、検証を含む、NISQ 時代以降のセキュリティ脅威に対してより適切に備えるのに役立つ一連のツールとサービスを開発しました。
今日から始めましょう。
Jay Liu 氏、Zapata Computing 製品担当副社長
