耐量子暗号とは？量子計算時代に備える安全な暗号の基礎知識共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

耐量子暗号とは？

耐量子暗号は、量子計算機が登場しても現在の暗号が解けないように設計された新しいタイプの暗号技術です。今私たちが使っている多くの通信は「公開鍵暗号」という仕組みで守られています。ところが、量子計算機がとても速く計算をこなせるようになると、これらの従来の暗号は危険になってしまうと考えられています。そこで登場したのが「耐量子暗号」です。

量子計算機と従来の暗号の違い

通常のコンピュータは、一つずつ数を数えながら計算します。一方、量子計算機は「量子ビット」という特徴を使って、一度に多くの計算を処理できる可能性があります。このため、現在の公開鍵暗号の多くは、量子計算機には弱くなると言われています。耐量子暗号は、量子計算機が登場しても安全でいられるよう、別の数学的なしくみを使います。

どうして安全なのか

耐量子暗号は、データを暗号化して守るだけでなく、長い時間を経ても安全性を保てるよう設計されています。ある種類の攻撃では、公開鍵を公開しても解読されにくい特性を持つなど、従来の方法と違う設計思想を用います。

代表的な耐量子暗号の種類

代表的な耐量子暗号のカテゴリーには、以下のようなものがあります。ハッシュベース暗号、格子ベース暗号、コードベース暗号、多変数暗号などです。これらは「数式の難しさ」を利用しており、量子計算機が得意とする計算を回避します。

実際には、SPHINCS+やKyber、McEliece、Rainbowといった具体的な技術が研究・実装の対象になっています。現在は新しい標準化作業が進んでおり、将来的には私たちのウェブ通信や電子メール、ファイルの暗号化に耐量子暗号が組み込まれることが期待されています。

耐量子暗号を使うときのポイント

・長期的なデータ保護が重要な場合には、耐量子暗号を使うことを検討します。重要な点は「秘密鍵の管理」と「アルゴリズムの更新」です。新しい標準が決まれば、古い暗号を徐々に新しい耐量子暗号へ切り替える作業が必要です。

表で見る代表的なアルゴリズムの特徴

アルゴリズムの種類	特徴
格子ベース暗号（例：Kyber）	高速かつ広く使える。公開鍵サイズが小さめ。
ハッシュベース暗号（例：XMSS, SPHINCS+）	安全性が高いが鍵サイズや署名サイズが大きめ。
コードベース暗号（例：McEliece）	古くからある問題を解く設計。実用には鍵サイズが大きい。
多変数暗号（例：Rainbow）	特定の数学問題を利用。実装の多様性がある。

最後に、耐量子暗号は「未来の安全を作る道具」です。私たちの生活がデジタル依存を深める中で、量子計算機の進歩に伴うリスクを理解し、適切な対策をとることが大切です。この記事をきっかけに、耐量子暗号の考え方や今後の動向に興味を持ってみてください。

耐量子暗号の同意語

ポスト量子暗号: 量子計算機が普及しても従来の公開鍵暗号が解読されにくいよう設計・研究されている、量子耐性を持つ暗号方式の総称。
後量子暗号: ポスト量子暗号と同義の表現。量子耐性を前提とした暗号設計全般を指す言い方。
量子耐性暗号: 量子計算機の能力に対して解読が難しい暗号の総称。量子耐性を前提に開発されたアルゴリズム群を指す。
量子安全暗号: 量子コンピュータの攻撃に対して安全性を確保できる暗号。従来の暗号の代替・補完として検討される分野。
耐量子計算暗号: 量子計算機の攻撃に耐性を持つ暗号方式。研究・実装の対象になる暗号技術の総称。
耐量子暗号: 量子計算機の解読に対して耐性を持つ暗号。耐量子暗号と同義の表現。
量子耐性を備えた暗号: 量子耐性を持ち、量子攻撃に耐えうる暗号の意味を表す説明的表現。

耐量子暗号の対義語・反対語

従来の暗号: 量子耐性を前提にしていない、従来型の暗号。例としてRSAや ECC などが挙げられ、量子コンピュータの登場で安全性の再評価が必要になることがある暗号体系。
古典暗号: 歴史的・古典的な暗号。現代の量子攻撃には対処しておらず、耐量子性を持たない暗号の総称。
量子耐性なしの暗号: 量子計算機による攻撃に耐性を持たない暗号。将来の量子時代に脆弱となる可能性が高い暗号。
非耐量子暗号: 耐量子性を持たない暗号。量子攻撃に対して防御力が不足することを意味する表現。
非量子耐性の暗号: 量子耐性を備えていない暗号。将来的に量子攻撃に脆弱になる可能性が高い。
脆弱な暗号: 量子攻撃に対して脆弱な暗号。耐量子性が不足していることを指す表現。
従来型暗号: 現代の耐量子設計がされていない、旧来の暗号の総称。
旧式暗号: 時代遅れとみなされ、現代の量子耐性基準を満たさない暗号。
量子暗号: 量子物理を利用した暗号技術（例: 量子鍵配送など）。耐量子性を前提とせず、別のアプローチを取る暗号手法

耐量子暗号の共起語

ポスト量子暗号: 量子計算機が普及しても安全性を維持できることを目指す暗号技術の総称。従来のRSA・ECDSAに代わる設計が検討されています。
量子耐性: 量子計算機による攻撃に耐えられる性質。
量子攻撃: Shorのアルゴリズムなど、量子計算機を用いた従来暗号の破壊を狙う攻撃。
量子計算: 量子力学の原理を用いた計算。
公開鍵暗号: 公開鍵を用いて暗号化・署名検証を行う基本的な暗号方式。耐量子暗号の対象にもなります。
格子暗号: 格子問題に基づく耐量子暗号の代表的な設計。LWE/RLWEなどが基盤です。
格子ベース暗号: 格子暗号と同義。
LWE: Learn With Errors（誤差付き学習問題）に基づく格子暗号の基本困難性。
RLWE: Ring Learning With Errors。格子暗号の派生問題で効率性を高める設計に使われます。
多変数公開鍵暗号: 多変数の多項式方程式の難解性を基盤とする耐量子暗号。例として Rainbow系が挙げられます。
多変数暗号: 多変数公開鍵暗号・署名の総称。
コード暗号: 誤り訂正符号の理論を利用した暗号。古典的な耐量子候補としてMcElieceが有名です。
コード系暗号: コード暗号の別称。
McEliece暗号: コード暗号の代表例。McEliece暗号は耐量子安全性が評価されていますが、鍵長の長さが課題です。
McEliece: McEliece暗号の略称・呼称。
Goppaコード: McElieceで使われるGoppa符号など、特定の誤り訂正符号を用いる暗号。
NTRU: 格子ベースの公開鍵暗号設計の一つ。耐量子性を目的とした候補のひとつです。
NTRUEncrypt: NTRU暗号の公開鍵暗号版。
NIST PQC: 米国NISTがポスト量子暗号の標準候補を評価・選定する取り組み。
NISTポスト量子暗号標準化: NISTが推進するPQCの標準化作業。
PQC標準化: ポスト量子暗号の標準化全般を指す語。
安全性の証明: 安全性を数学的に保証・証明すること。
安全性評価: 実装・運用における安全性を検証する評価作業。
パラメータ選択: 鍵長・次元・誤差分散など、安全性と性能のバランスを取る設定。
セキュリティレベル: 想定される攻撃に対する耐性の度合いを示す指標。
サイドチャネル攻撃: 電力・実行時間・放射など副情報を利用する攻撃。
側信道攻撃: サイドチャネル攻撃の別表現。
署名暗号: 公開鍵を用いたデジタル署名を提供する暗号方式。
量子耐性署名: 耐量子性を有する署名アルゴリズム。
公開鍵署名: 公開鍵を用いた署名機能を指す一般用語。
実装上の課題: 実装で生じやすい性能・安全性・互換性の問題点。
実用化: 研究段階を超え、実務・商用利用へ移行する段階。
標準化: 国際的・業界標準の規格化プロセス。
量子耐性評価: 量子攻撃に対する耐性を評価する評価手法。
量子安全: 量子計算機時代における安全性を指す概念。

耐量子暗号の関連用語

耐量子暗号: 量子計算機の登場に伴い従来の公開鍵暗号が脆弱になる問題に対処するための暗号技術の総称。量子攻撃に対して耐性を持つ設計や標準化の対象となる分野です。
ポスト量子暗号: 量子計算機による攻撃に耐えるよう設計された暗号アルゴリズムの総称。NISTなどの標準化プロセスの対象にもなっています。
量子耐性: 量子計算機による攻撃に対して抵抗力を持つ性質のこと。暗号方式の耐性レベルを示す指標として使われます。
量子安全暗号: 量子耐性を前提とした暗号の総称。実務ではポスト量子暗号とほぼ同義で使われることがあります。
鍵包絡み機構 (KEM): 共通鍵を安全に得るための仕組み。公開鍵暗号の代替として、鍵交換を安全に行う中心的な技術です。
格子型暗号: 格子構造と呼ばれる数学的対象を用いて安全性を確保する暗号。多くの耐量子暗号候補の基盤となっています。
ハッシュベース暗号: ハッシュ関数だけを用いて署名を実現する暗号。高い安全性が期待されますが署名サイズが大きくなりやすい特徴があります。
符号理論ベース暗号: コード理論を基盤とする暗号。代表的にはコードベース暗号があり、耐量子性が検討されています。
多変数多項式暗号: 多変数の多項式方程式の難しさを基盤とする暗号。耐量子性が高いとされる設計のひとつです。
量子攻撃アルゴリズム: ShorのアルゴリズムやGroverのアルゴリズムなど、量子計算機で従来の暗号の安全性を低下させる代表的な攻撃手法の総称。
NISTポスト量子暗号標準化プロセス: 米国NISTが進める、将来の標準として採用されるポスト量子暗号の候補を審査・評価するプロセス。
Kyber: 格子型暗号を用いた鍵配送機構（KEM）の代表例。現実的な性能と耐量子性のバランスで広く研究・提案されています。
Dilithium: 格子型暗号をベースとした署名アルゴリズム。耐量子性を満たすと期待される設計のひとつ。
Falcon: 格子型暗号をベースとした署名アルゴリズム。高速性と小さめの署名サイズが特徴です。
SPHINCS+: ハッシュベース署名の現代的実装。状態を管理する必要がある従来型署名の課題を回避する設計の一つ。
XMSS: 拡張メルク署名スキーム。ハッシュベース署名の代表的な実装のひとつで、ツリー構造を用いて署名を提供します。
SABER: 格子型暗号の代表的なKEMの一つ。LWE/LWR系の格子問題を基に設計されています。
NTRUEncrypt: 格子型暗号の古典的な公開鍵暗号の一例。耐量子性の検討対象として研究されています。
Rainbow: 多変数多項式暗号を用いた署名アルゴリズム。耐量子性の検討対象として知られています。
PQCの実装課題: 実装上の課題には署名サイズ・鍵長・演算速度・メモリ使用量・サイドチャネル耐性などのトレードオフが含まれます。
サイドチャネル対策: 電力消費や時間情報など、非機能情報を利用した攻撃に対する防御対策。耐量子暗号の実装でも重要です。
量子鍵配送 (QKD): 光を用いて量子状態を利用して鍵を分配する技術。耐量子暗号とは別アプローチの安全通信手段です。
量子安全通信: 量子耐性を前提とした通信全般の総称。PQCだけでなくQKDなども含みます。
セキュリティレベル (NIST PQC): NISTが定義する量子攻撃を想定したセキュリティレベルの指標。複数のレベルが設けられることがあります。
標準化と実用化ロードマップ: 研究から標準化、実装・製品化へと進む過程。PQCの発展にはこのロードマップが欠かせません。