世界的に、「量子コンピューター」の研究開発が非常に盛んな時期を迎えています。各国の研究機関や大手企業、スタートアップ企業が量子コンピューターに関する成果を発表し、基礎研究だけでなく、実用化までを見据え、さまざまなプロジェクトが量子コンピューター開発に取り組んでいます。
そんな量子コンピューターが、ブロックチェーンや暗号資産の存在を脅かすかもしれないと懸念している方は少なくなく、ビジネス展開への障壁と考える人もいることでしょう。
この記事では、「量子コンピューターとは何か」、「従来のコンピューターとどう違うのか」、「暗号資産に対してどのような脅威といわれているのか」などを説明します。
目次
量子コンピューターとは
量子コンピューターとは、量子力学的な現象を計算処理に活用する次世代のコンピューターシステムです。従来のコンピューターでは実現できない複雑な計算を、量子力学特有の性質を利用して効率的に処理することができます。これは、私たちの直感的な理解を超えた量子力学の原理に基づいて動作する革新的な技術です。
従来型コンピューターとの比較
従来の古典的なコンピューター（ノイマン型コンピューター）では、情報は「ビット」という単位で処理されます。各ビットは「0」か「1」の二値のみを取ることができ、計算はこの二進数システムに基づいて逐次的に実行されます。処理能力は搭載されているトランジスタの数に依存し、より高速な処理を実現するためには、より多くのトランジスタを集積する必要があります。
量子コンピューターの特徴
量子コンピューターの核となる「量子ビット（キュービット）」は、量子力学特有の性質を持っています。最も重要な特徴が「量子重ね合わせ」です。これは、0と1の状態を同時に保持できる性質を指します。測定するまで複数の状態が確率的に存在し、この特性により、従来のコンピューターでは不可能な並列計算が可能になります。
さらに、「量子もつれ」という現象も重要です。これは複数の量子ビット間で状態が相関を持つ現象で、一方の状態を測定すると、もう一方の状態も即座に決定されるという不思議な性質です。この特性により、特定の計算問題において従来のコンピューターをはるかに上回る性能を発揮することが期待されています。
将来性
量子コンピューターの活用が期待される分野は多岐にわたります。暗号解読や暗号作成、創薬シミュレーション、気象予測、金融工学での複雑な計算、人工知能の学習処理の効率化などが代表的な例として挙げられます。これらの分野では、従来のコンピューターでは何年もかかる計算を、理論的には数分で処理できる可能性があります。
しかしながら、現時点では量子コンピューターの実用化に向けてまだ多くの技術的課題が残されています。特に、量子状態の維持時間の延長や、エラー訂正の実現、大規模な量子ビット数の実現などが重要な課題となっています。これらの課題を克服することで、コンピューター技術は新たな時代を迎えることになるでしょう。
量子コンピューターがビットコインの脅威とされる理由
暗号資産のビットコインは、データを安全に送受信するために堅ろうな暗号化技術が使われています。量子コンピューターがビットコインの脅威とされている理由は、圧倒的な計算能力により、ビットコインの暗号化を破ってしまうのではないかと懸念されているためです。
ビットコインの暗号「SHA-256」とは
ビットコインは、暗号化技術が組み合わされてデータの安全性を確保しています。具体的には、公開鍵暗号方式という方法と、ハッシュ関数という変換関数が使われています。
ハッシュ関数は、厳密には暗号化技術とは呼べませんが、多くの暗号化技術の中で重要な役割を果たしています。また、データを他人に読み取れない形に変換するという広い意味では、暗号化技術の一種と考えることができます。
ハッシュ関数は、ハッシュ計算の繰り返し回数などの仕様によって、さらに細かく分類することができます。「SHA-256」は、ビットコインで採用されている強力なハッシュ関数の一種です。古典コンピューターによる攻撃よりも、量子コンピューターによる攻撃の方がSHA-256の暗号化を破りやすいということが指摘されています。
暗号資産の量子コンピューターへの対処方法
では、量子コンピューターによる攻撃から、暗号資産の暗号化を守るための対策はあるのでしょうか。量子コンピューターの研究開発が進む一方で、それに対抗するための暗号技術の開発も着実に進められています。
量子耐性を持った暗号への移行
暗号資産・ブロックチェーンが量子コンピューターによる攻撃を受けないための対策として、ブロックチェーンに量子耐性を持たせるという方法があります。
これは、量子コンピューターでは解くことが困難とされている暗号化手法を組み込むことをさします。多くのブロックチェーンで量子コンピューターの脅威は意識されており、徐々に量子耐性を持たせる変更が反映されたブロックチェーンが増えています。
量子コンピューターはビットコイン・暗号資産の暗号を解くのか
2025年1月時点では、ビットコインは量子耐性を持っていません。このため、暗号化が破られる危機に晒されているといえますが、現在においては可能性は低いといわれています。なぜなら、理論的には量子コンピューターがビットコインの暗号を破る可能性が指摘されている一方で、現在実用化されている量子コンピューターは、ビットコインの暗号を破るために必要な性能に遠く及ばないためです。
量子コンピューターは、まだ発展段階にあり、ブロックチェーンの暗号を解読できるレベルに達するまでには、数年から数十年の時間が必要だと言われています。
この問題は今すぐに対処が必要というわけではありませんが、将来的な脅威であることは間違いありません。そのため、ビットコインにも量子コンピューターへの耐性を持たせる必要性が指摘されています。幸い、ビットコインはブロックチェーンの特徴として、参加者の合意があればルールを変更することができます。
ビットコインのコミュニティも、暗号が破られてビットコインが無価値になることは望んでいないはずです。そのため、量子コンピューターに対応した暗号技術が確立された際には、システムの更新（ハードフォーク）がスムーズに行われるだろうと予想されています。
まとめ
この記事では、コンピューターの処理能力を飛躍的に向上させる可能性を秘めた量子コンピューターについて説明し、それがなぜビットコインなどの暗号資産にとって脅威とされているのかを解説しました。量子コンピューターは理論上、現在の暗号資産で使用されている暗号技術を突破できる可能性があります。しかし、現時点で実用化されている量子コンピューターは、まだそこまでの性能には達していません。
ビットコインは現在、量子コンピューターに対抗できる暗号技術（量子耐性）を備えていませんが、将来的な技術開発によってこの課題が解決されることが期待されています。
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