耐量子計算機暗号

Post-quantum cryptography (PQC)

大規模な量子計算機でも解けないと考えられる数学問題に基づき、既存の古典計算機とネットワーク上で動作する暗号方式。NISTは2024年8月13日に最初の3つの標準を確定した。鍵カプセル化のFIPS 203(ML-KEM)、電子署名のFIPS 204(ML-DSA)、予備として位置づけられるFIPS 205(SLH-DSA)である。

詳細

概要

現在広く使われている暗号は、従来型の計算機にとって解くのが難しい数学問題に安全性を依存している。NISTは、量子計算機であれば膨大な数の候補解を非常に速く探索でき、既存の暗号を破りうると説明しており、そうした能力が10年以内に現れうるとする専門家の予測に言及している。

技術的な要点

NISTが2024年8月13日に公表した3規格は次の通り。FIPS 203は一般的な暗号化のための鍵カプセル化方式 ML-KEM(応募時の名称は CRYSTALS-Kyber)で、比較的小さい鍵と動作の速さが利点とされる。FIPS 204は電子署名の主標準となる ML-DSA(同 CRYSTALS-Dilithium)。FIPS 205は、ML-DSA に脆弱性が見つかった場合の予備として位置づけられるハッシュベース署名 SLH-DSA(同 SPHINCS+)である。

産業での位置づけ

標準化は2016年の公募に始まり、2022年に4つの方式が標準化対象として選定され、2023年に草案が公開されたのち、2024年8月に最終版が確定した。専用の光インフラを必要とする量子鍵配送と異なり、耐量子計算機暗号は既存のソフトウェアと通信基盤の更新によって導入できる点が、実装計画を立てるうえでの違いになる。