Alice & Bob、RSA-2048解読に必要な量子ビット数を約2.3万と試算 IonQとの比較で浮かぶFTQCの設計思想の違い
Alice & Bobは、耐故障性を備えた超伝導キャット量子ビットキャット量子ビットCat Qubit / Schrödinger Cat Qubit異なる量子状態を重ね合わせた「猫状態」を利用し、特定種類のエラーを起こりにくくするよう設計された量子ビット。QI補足誤り訂正に必要な負担を減らせる可能性があるが、すべてのエラーが自動的に抑えられるわけではない。残るエラー率にも注目したい。上でShorのアルゴリズムShorのアルゴリズムShor's Algorithm / Shor Algorithm大きな整数の素因数分解を、量子コンピュータで効率的に行うための量子アルゴリズム。公開鍵暗号の安全性との関係で広く知られる。QI補足素因数分解は古典コンピュータでは効率的な解法が知られておらず、本アルゴリズムは量子計算の優位性を示す代表例とされる。RSAなどへの影響は理論上重要だが、実用的な暗号鍵を解読するには大規模で高精度な量子計算が必要。を実行した場合、RSA-2048を2万2,593物理量子ビット物理量子ビットPhysical Qubit量子プロセッサ上で実際に作られ、操作される個々の量子ビット。論理量子ビットを構成するためにも使われる。QI補足搭載数が多くても、そのまま実用計算能力を意味しない。誤り率や接続性、論理量子ビットに必要な個数も重要になる。、3.14日で解読できるとの見積もりを発表した。ECDLP-256は2万9,588物理量子ビット、61.8分と試算している。ただし、主要な数値は計算中にビット反転エラーが起きないという厳しい前提に基づく。
✍️ Quantum Indexの視点
発表内容の背景にある技術・事業上の意味と、数字や見出しだけでは見えにくい評価ポイントを解説します。 独自分析を読む ↓
発表概要
今回の研究では、リソース消費の大きい処理について、各物理量子ビットの動作とタイミングを具体化し、チップ配置と実行スケジュールを作成した。一般的な論理量子ビット論理量子ビットLogical Qubit複数の物理量子ビットと量子誤り訂正を使い、エラーから保護された1つの量子ビットとして扱う情報単位。QI補足「論理量子ビットを作った」だけでFTQCが完成したとは限らない。論理エラー率や演算性能、スケール可能性を確認したい。数からの換算だけでなく、物理アーキテクチャに即して必要資源を積み上げた点が特徴である。 量子ビット量子ビットQuantum Bit / Qubit量子コンピュータで情報を表す基本単位。0と1のどちらかだけでなく、それらを重ね合わせた量子状態を取れる。QI補足量子ビット数が多いほど必ず高性能とは限らない。誤り率、接続性、コヒーレンス時間や論理量子ビット数も重要になる。数の削減には、ビット反転エラーをハードウェアレベルで抑えるキャット量子ビット、従来の反復符号より効率的なLDPC-cat符号、キャット量子ビット向けに再設計した加算器を用いた。RSA-2048の見積もりは、従来の4万9,649物理量子ビットから2万2,593物理量子ビットへ半分以下になったとしている。 一方、見積もりの前提となるビット反転時間は約1世紀に相当する。ビット反転が約1時間に1回発生する条件では、RSA-2048に必要な量子ビット数は約4万5,000へ増える。今回示された数値は実機による暗号解読の達成ではなく、特定の誤り率やアーキテクチャを仮定したリソース試算である。
重要ポイント
- RSA-2048の解読に必要な資源を2万2,593物理量子ビット、実行時間3.14日と試算した。
- ECDLP-256については2万9,588物理量子ビット、61.8分と見積もった。Bitcoinの約10分というブロック時間より長く、進行中の取引は対象外としている。
- Alice & Bobによると、RSA-2048の物理量子ビット数はCraig Gidney氏が2025年に示した見積もりの40分の1である。
- LDPC-cat符号と再設計した加算器により、RSA-2048の必要量子ビット数を従来試算の4万9,649から半分以下へ削減した。
- 主要な試算は計算中にビット反転が起きない前提であり、約1時間に1回発生する場合は約4万5,000量子ビットが必要になる。
技術・事業上の意味
技術面では、エラーの種類をハードウェアで偏らせるキャット量子ビットと、それに適合した誤り訂正符号、アルゴリズム設計を組み合わせることで、暗号解読に必要な物理量子ビット数を減らせる可能性を示した。特に、物理量子ビット単位の配置とスケジュールまで落とし込んだ点は、論理量子ビット数だけの概算より具体的な評価材料となる。 事業・社会面では、公開鍵暗号への量子計算機の影響を検討する際の新たな試算となる。ただし、極めて長いビット反転時間を含む前提への依存が大きく、実用的な暗号解読が可能になる時期を直接示すものではない。耐量子計算機暗号耐量子計算機暗号Post-Quantum Cryptography / PQC量子コンピューターによる攻撃でも解読されにくいよう設計された暗号技術。通常のコンピューター上で利用できる方式が中心。QI補足PQCは量子通信を使う技術ではなく、既存の通信・計算環境で導入できる暗号方式。ニュースでは、標準化済みか、実装や移行がどこまで進んでいるかを分けて見ることが重要。への移行判断では、今回の推定値だけでなく、実機性能や工学的な実現性を併せて見る必要がある。
今後の注目点
今後は、前提となるビット反転時間や各種操作精度を実機でどこまで実現できるかが重要となる。提示されたチップ配置と実行スケジュールについて、第三者による検証や異なる誤り条件での比較評価が示されるかも判断材料になる。さらに、LDPC-cat符号を用いた大規模な誤り訂正の実証と、ハードウェア性能の更新に伴ってRSA-2048およびECDLP-256の見積もりがどう変化するかを追う必要がある。
✍️ Quantum Indexの視点
今回の発表で注目すべきなのは、RSA-2048の解読に必要な物理量子ビット物理量子ビットPhysical Qubit量子プロセッサ上で実際に作られ、操作される個々の量子ビット。論理量子ビットを構成するためにも使われる。QI補足搭載数が多くても、そのまま実用計算能力を意味しない。誤り率や接続性、論理量子ビットに必要な個数も重要になる。数を約2万3,000個まで削減したという数字だけではない。超伝導キャット量子ビットキャット量子ビットCat Qubit / Schrödinger Cat Qubit異なる量子状態を重ね合わせた「猫状態」を利用し、特定種類のエラーを起こりにくくするよう設計された量子ビット。QI補足誤り訂正に必要な負担を減らせる可能性があるが、すべてのエラーが自動的に抑えられるわけではない。残るエラー率にも注目したい。の特徴を活かした誤り訂正方式とアルゴリズムの最適化によって、従来のリソース見積もりを大幅に改善した点にある。さらに、量子アルゴリズムを物理量子ビットの配置や実行スケジュールまで具体化しており、単なる理論的なゲート数の見積もりから一歩踏み込んだ研究と評価できる。
興味深いのは、IonQが2026年に公表したsecp256k1の暗号解読リソース見積もりとの比較である。両社は256ビット楕円曲線離散対数問題（ECDLP-256）を対象としているが、IonQがトラップドイオンと量子LDPC符号量子LDPC符号QLDPC符号 / Quantum Low-Density Parity-Check Code / Quantum LDPC Code / QLDPC Code量子誤り訂正符号の一種で、各検査が少数の量子ビットだけに作用する疎な構造を持つ。少ない追加量子ビットで効率よく誤りを訂正できる可能性がある。QI補足表面符号より量子ビットのオーバーヘッドを抑えられる可能性が注目される一方、実用性は符号率や距離だけでなく、必要な接続性、デコーダー、誤り訂正回路の実装条件まで確認する必要がある。による「Walking Cat」アーキテクチャを採用するのに対し、Alice & Bobはビット反転エラーを物理的に抑制する超伝導キャット量子ビットとLDPC-cat符号を採用している。なお、Walking Catの「Cat」は論理操作に利用する猫状態を指しており、Alice & Bobの物理的なキャット量子ビットとは異なる概念である。
| 比較項目 | IonQ | Alice & Bob |
|---|---|---|
| ハードウェア方式 | トラップドイオン | 超伝導キャット量子ビット |
| 誤り訂正方式 | Walking Cat / 量子LDPC | LDPC-cat |
| 対象問題 | ECDLP-256（secp256k1） | ECDLP-256 |
| 物理量子ビット数 | 約19,400 | 29,588 |
| 論理量子ビット論理量子ビットLogical Qubit複数の物理量子ビットと量子誤り訂正を使い、エラーから保護された1つの量子ビットとして扱う情報単位。QI補足「論理量子ビットを作った」だけでFTQCが完成したとは限らない。論理エラー率や演算性能、スケール可能性を確認したい。数 | 1,457 | 1,462 |
| Toffoliゲート数 | 約3,900万 | 約5,800万 |
| 推定実行時間 | 25.7日 | 61.8分 |
| 量子ビット量子ビットQuantum Bit / Qubit量子コンピュータで情報を表す基本単位。0と1のどちらかだけでなく、それらを重ね合わせた量子状態を取れる。QI補足量子ビット数が多いほど必ず高性能とは限らない。誤り率、接続性、コヒーレンス時間や論理量子ビット数も重要になる。数 × 実行時間 | 約499,000量子ビット・日 | 約1,270量子ビット・日 |
| 実機による暗号解読 | 未実証 | 未実証 |
※各社の公表値に基づく比較。IonQは1回の実行時間、Alice & Bobは成功までの期待実行時間を使用しており、厳密に同一条件での比較ではない。量子ビット数と実行時間の積はQuantum Indexによる概算。
この比較では、Alice & Bobの方が約1.5倍多くの物理量子ビットを必要とする一方、推定実行時間は約600分の1に短縮されている。単純な量子ビット数と時間の積でも、約400倍の差が生じる。もちろん、両社の前提とするゲート速度、誤り率、誤り訂正処理は異なるため、これをハードウェア性能の優劣と解釈することはできない。それでも、暗号解読のような大規模なFTQCFTQCFault-Tolerant Quantum Computing / FTQC量子誤り訂正を用い、物理的なエラーが起きても正しい計算を続けられるようにする、将来の本格的な量子計算の方式。QI補足量子誤り訂正の実証とFTQCの実現は同義ではない。論理エラー率、必要な物理量子ビット数、論理ゲート性能などが重要になる。では、物理量子ビット数の削減だけでなく、誤り訂正を含めた論理演算の高速化が極めて重要であることを示す比較といえる。
一方、Alice & Bobの試算には重大な前提条件がある。最も効率的な構成では、量子計算中にビット反転エラーが発生しないことを仮定しており、RSA-2048の場合、物理量子ビット当たり約100年という極端に長いビット反転時間に相当する。これは現在の実証済み性能とは大きな隔たりがある。ビット反転時間が約1時間の場合には、必要な物理量子ビット数は約4万5,000個へ増加する。したがって、2万2,593量子ビットという数字は、現時点で構築可能なシステムの規模を示すものではなく、将来の高性能なハードウェアを前提とした設計目標として捉えるべきである。
暗号解読の実用的な脅威を考えるうえでは、ECDLP-256の推定実行時間が約1時間という点も重要である。Bitcoinの平均ブロック生成間隔である約10分より長いため、この試算だけで未承認取引に対する攻撃が実用化するわけではない。一方、公開鍵が既に知られているアドレスに対しては、10分という制約がそのまま当てはまるわけではない。暗号技術への脅威を評価する際には、必要量子ビット数だけでなく、攻撃対象や公開鍵の露出状況、実行時間を区別する必要がある。
IonQとAlice & Bobの研究に共通するのは、ShorのアルゴリズムShorのアルゴリズムShor's Algorithm / Shor Algorithm大きな整数の素因数分解を、量子コンピュータで効率的に行うための量子アルゴリズム。公開鍵暗号の安全性との関係で広く知られる。QI補足素因数分解は古典コンピュータでは効率的な解法が知られておらず、本アルゴリズムは量子計算の優位性を示す代表例とされる。RSAなどへの影響は理論上重要だが、実用的な暗号鍵を解読するには大規模で高精度な量子計算が必要。を単なる数学的な回路としてではなく、特定の量子ハードウェアと誤り訂正方式を前提に評価している点である。両社の試算の差は、FTQCの実用性が量子ビット数だけでは決まらず、アーキテクチャ全体の設計に強く依存することを示している。今後の評価では、各社が想定する物理エラー率、論理演算速度、大規模な誤り訂正処理を実機でどこまで実現できるかが決定的な指標となる。
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