量子コンピューティング記録更新でビットコインセキュリティへの注目高まる

量子精度の急速な向上

同社は月曜日、量子コンピュータ「Helios」が100万回の演算あたりわずか5回の論理エラー率を達成したと発表しました。これは9月の記録を10倍上回る改善で、Google Quantum AIが報告した競合アーキテクチャの最高記録よりも100倍優れていると主張しています。

この成果は、量子ビット（キュービット）がエラーに極めて敏感であるにもかかわらず計算精度を維持するという、量子コンピューティングの最大の課題の一つに取り組んだものです。従来のコンピュータとは異なり、量子システムは複雑な計算を確実に実行するために高度なエラー訂正技術を必要とします。

同社は「カラーコード」と呼ばれる技術を用いてこの成果を達成しました。これは複数の物理クビットを組み合わせてより信頼性の高い論理クビットを形成するものです。また、研究チームは保護レベルを高めるにつれてエラーが指数関数的に減少することを実証し、保護レベルを一つ上げるごとに残存する論理エラーが約12分の1に減ったことを確認しました。

この成果は、同じ「Helios」ハードウェア上で異なる誤り訂正手法を用いた、Quantinuumが9月に達成した画期的な成果をさらに発展させたものです。

QuantinuumのCEOであるラジーブ・ハズラ氏は声明で「我々は精度の指数関数的な向上に必要な閾値を超え、『Apollo』に向けた道筋を確固たるものにした。これにより、ユーザーが量子技術から大規模な商業的価値を引き出す手助けができる」と述べました。

同社によると、今回の成果で2029年の実用化を目指す汎用フォールトトレラント量子コンピュータ「アポロ」の目標範囲内に誤り訂正性能が到達した。

この研究には関与していなかったサンディア国立研究所の量子性能研究所（Quantum Performance Lab）の共同所長、ロビン・ブルーム＝コハウト氏は、今回の成果を重要なマイルストーンだと評価しました。同氏は、この発見は、システムをスケールアップすれば100万個未満の物理量子ビットで実用的な耐故障性計算を実現できる可能性を示唆していると述べました。

とはいえ、今回の結果は汎用的な大規模量子コンピュータの実証というよりも、特定の誤り訂正ベンチマークに関するものです。こうしたシステムが複雑なアルゴリズムを確実に実行できるようになるまでには、依然として大きな技術的課題が残されています。

ビットコインに対する量子コンピュータの脅威が注目される

この発表は、先週Google Quantum AIが発表した別の画期的な成果に続くものです。同社の研究者らは、「マジック・ステート・カルティベーション（magic state cultivation）」と呼ばれる技術を実証し、エラーを40分の1に低減させました。この研究では、特定の高度な計算に必要な特殊な量子状態を生成する際、99.99％の論理忠実度を達成しました。

Bitcoin.com Newsが報じたように、Googleのこの進展により、量子コンピュータが広く使用されている暗号システムを破るほど強力になるという仮説上の時点「Q-Day」に対する懸念が再燃しています。

今年初め、Googleの研究者らは、ビットコインのデジタル署名に使用されている楕円曲線暗号を破るには、50万個未満の物理量子ビットで十分であるとの推定を発表した。これは、これまでの推定値の約20分の1に相当する。

さらに、同研究では、高度な量子コンピュータが公開鍵からビットコインの秘密鍵を約9分で導き出すという理論的なシナリオも提示されました。

研究者らは、古いウォレット形式や再利用されたアドレスに保管されている資金を含め、公開鍵がすでに漏洩している約690万BTC（ビットコインの総供給量の3分の1近く）が潜在的に脆弱である可能性があると推定しました。

Quantinuum社の今回の画期的な成果はビットコインの暗号を解読する能力を実証したものではないものの、将来的にはそのような攻撃を可能にする信頼性の高い量子計算に向けた進展を示しています。

こうした進展を受け、ポスト量子時代に向けた暗号資産ネットワークの準備に関する議論が活発化しています。フィデリティ・デジタル・アセットは、公開されたビットコインの公開鍵が脆弱になる可能性があると警告している一方、コインベースは、ビットコインネットワークを量子耐性のある暗号方式に移行する際の技術的課題を指摘しています。

潜在的な対策としては新しいデジタル署名方式が挙げられますが、その実装には署名のサイズ拡大、ウォレットのアップグレード、分散型ネットワーク全体での調整など、ビットコインインフラに大幅な変更が必要となる可能性があります。特に困難な課題の一つは、所有者が資金を量子耐性のあるアドレスに移行できない可能性がある休眠中のビットコイン保有分です。

現時点ではビットコインの暗号保護を破れる量子コンピュータは存在しない。しかし、クアンティヌーム社がフォールトトレラントな「アポロ」システムの2029年実用化を目指しているほか、Googleも関連技術で急速な進展を遂げており、量子耐性を持つ暗号資産インフラの開発競争はますます緊急性を増している。