- IonQが世界初の量子計算によるビットコイン解読ロードマップを発表、所要期間は約25.7日。
- 研究によると、解読計算には19,397個の物理量子ビットが必要。
- IonQの量子コンピューティング部門長が研究の証明可能な下限確率を強調。
- このロードマップは暗号学を超えた複数の量子応用分野をサポートする。
IonQは、世界初とされる完全なコンパイル済みエンドツーエンドのロードマップを公開した。これは、量子コンピュータを利用して256ビットの楕円曲線署名を解読することを目的としている。この研究は、この問題に対して驚くべき数値的推定を提供している。予測によれば、耐障害性のある量子コンピュータがビットコインのsecp256k1楕円曲線問題を解くのに約25.7日かかるとされる。研究者は計算に必要な物理量子ビットの数を19,397と導き出した。この数値には、アルゴリズムを実行するために必要なハードウェアが含まれており、量子エラー訂正の要件も考慮されている。
この結果は、今日ビットコインが解読されることを意味するものではなく、IonQはまだ実際の量子コンピュータでこの攻撃を実証していない。代わりに、この論文は、将来のマシンが実行しなければならない計算プロセス全体を詳細に記述している。
量子計算による解読の工学的課題
Shorアルゴリズムは、量子コンピュータを利用して公開鍵暗号を解読するための理論的経路を長年にわたって提供してきた。しかし、この数学を機械に変換することは、さらに大きな工学的課題を生み出した。IonQの研究者は、secp256k1への攻撃を実際の耐障害性ワークロードとしてモデル化した。ビットコインがこの曲線に依存しており、暗号学者によって広く研究されているため、この曲線は有用な基準となった。最終設計では、1,457個の論理量子ビットと約3900万個のToffoliゲートが使用された。
これらの論理リソースは、エラー訂正が考慮されると、数千の物理量子ビットに拡張される。IonQの量子コンピューティング部門長であるChris Ballance氏は、チームが計算プロセスを下層のエラー訂正基本要素にコンパイルしたと述べた。この詳細なレベルにより、研究者は計算を成功裏に完了させるための証明可能な下限確率を計算することができた。IonQは、以前の推定は通常、実行時間に大きく影響するマシンの部分を単純化していると指摘した。
Ballance氏は、研究の過程で、デジタル資産や暗号通貨プラットフォームに対する攻撃は行われなかったと述べた。チームはIonQのWalking Catアーキテクチャを使用して、アルゴリズムをハードウェア設計に変換した。このアーキテクチャは、トラップドイオン計算と量子エラー訂正技術を組み合わせたものである。研究者はその後、secp256k1の具体的な要件に基づいてアーキテクチャを再構築し、最終的に19,397個の物理量子ビットを含むシステムを構築した。この数値は、IonQが発表した発表で強調した20,000量子ビットの規模をわずかに下回っている。
IonQのアーキテクチャ担当副社長であるJohn Gamble氏は、この結果を純粋な理論的リソース推定ではなく、エンジニアリングロードマップとして説明した。この区別は重要である。なぜなら、量子コンピュータは、信頼性の高い論理量子ビットを少数作成するために大量の物理ハードウェアを必要とするからである。
将来の量子計算の応用展望
IonQのロードマップは現在、2027年までに10,000個の物理量子ビットを持つ耐障害性システムの実現を目指している。同社は2028年にはさらなるハードウェアおよび製造の進展を見込んでいる。IonQの量子応用研究開発担当副社長であるMartin Roetteler氏は、リソースの削減はスタックの全体的な進展によるものだと述べた。研究者はアルゴリズムを最適化し、コンパイラ、ハードウェアアーキテクチャ、およびエラー訂正システムと調整を行った。この調整により、元々はより大きなマシンに関連するワークロードを、IonQの予測システムの範囲内に持ち込むことができた。
この結果は、量子によるビットコインへの攻撃が差し迫っていることを確立するものではないが、研究者にこの種の攻撃がいつ現実味を帯びてくるかを評価するためのより具体的な目標を提供した。
IonQは、この完全なスタックアプローチが暗号学を超えた仕事もサポートできることを示した。そのロードマップには、化学、素材科学、金融サービス、最適化、国家安全保障などの量子応用の分野が含まれている。したがって、secp256k1の研究は、アーキテクチャ自体に対する厳格なテストとして、有名な量子アルゴリズム、実際の暗号基準、および提案されたマシンを結び付け、エンジニアが確認できる数値で全ての部分を繋いだ。
項目 仕様 物理量子ビット 19,397 論理量子ビット 1,457 Toffoliゲート 約39,000,000
量子計算がビットコインの安全性に与える影響
IonQの研究は、量子計算がビットコインの安全性を解読する可能性を示しているが、現時点では実行可能ではない。しかし、このロードマップは、将来の量子攻撃に対する具体的な参照フレームワークを提供する。これは、量子技術が進歩するにつれて、既存の暗号化基準が挑戦に直面する可能性を示唆しており、業界はデジタル資産の安全性を再評価する必要があることを意味する。さらに、IonQの研究は暗号学に限定されず、他の分野にも広がっており、量子計算の広範な応用可能性を示している。これらの発展は、将来の技術進歩と安全対策に大きな影響を与えるだろう。