今こそ知るべき耐量子計算機暗号(PQC)入門 / PQC: What You Need to Know Now

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1. 今こそ知るべき 耐量子計算機暗号(PQC)入門 2026-01-09 BuriKaigi 2026 BABY JOB株式会社 浅野 正貴 (@mackey0225)
2. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 自己紹介 名前：浅野　正貴 所属：BABY JOB株式会社 最近は AWS やインフラがメイン X: @mackey0225 朝イチで大阪から来ました
3. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b おことわり 今日の話は、JJUG CCC 2025 Fall で話した内容と少々被っ ている部分ありますのでご容赦ください。
4. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b おしながき • 量子計算機と量子アルゴリズムについて • PQC がなぜ必要なのか • NISTの標準化プロジェクト • 主要な PQC の紹介 • PQC に関する展開状況 ◦ 言語、ツール、クラウドインフラ
5. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 耐量子計算機暗号（PQC）とは 一言で言うと、 大規模な量子計算機が実現したとしても 安全性が損なわれない暗号技術の総称
6. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 耐量子計算機暗号（PQC）とは 一言で言うと、 大規模な量子計算機が実現したとしても 安全性が損なわれない暗号技術の総称 いわゆる、 Cryptographically Relevant Quantum Computer(CRQC)のこと
7. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 耐量子計算機暗号（PQC）とは 一言で言うと、 大規模な量子計算機が実現したとしても 安全性が損なわれない暗号技術の総称 単独・単一の機能や実装ではなく、 様々な方式や実装がある いわゆる、 Cryptographically Relevant Quantum Computer(CRQC)のこと
8. 量子計算機と量子アルゴリズムについて
9. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b そもそも、量子計算機とは • 量子の性質を利用して計算を行う計算機 ◦ 量子ビット(qubit)は 0 と 1 の両方の状態を同時に持 つことができる(量子の重ね合わせ状態) ◦ イオンや中性原子、光子などの量子が量子ビットの候 補として研究されている • ゲート方式とアニーリング方式の2種類に分類される ◦ 今日の話はゲート方式を指す • 量子アルゴリズムを用いて高速かつ並列で処理をする
10. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 有名な量子アルゴリズム 従来の計算機にくらべて計算量が小さくなる • Deutsch (1985) 、Deutsch-Jozsa (1992) ◦ 実用性は低いが、量子計算機の特性が現れている • Shor (1994) ◦ 素因数分解を多項式時間で解くことが可能になる • Grover (1996) ◦ 探索問題でO(N)→O (N ^(1/2))になる
11. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：Quantum Algorithm Zoo https://quantumalgorithmzoo.org/
12. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Shorのアルゴリズム • 素因数分解するアルゴリズム ◦ 位数の周期を求めることで「離散対数問題」を解く ◦ 「離散フーリエ変換」と量子計算の「べき計算」を用 いて位数の周期を求める • 広く使われている公開鍵暗号技術を危殆化させる ◦ RSA暗号、ElGamal暗号、楕円曲線暗号などに影響
13. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：Shorのアルゴリズムでの素因数分解の流れ とくに2つ目の位数を計算する部分で量子計算機の力を発揮す る。逆にそれ以外のステップは古典計算機でも可能。
14. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考の参考：位数を用いた素因数分解の例
15. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：Grover のアルゴリズム • 膨大な数のデータから目的のデータを探し出す量子探索ア ルゴリズム • 共通鍵暗号に対する脅威となりうるが、Shorのアルゴリズ ムと比べるとまだ安全といえる ◦ もちろん、量子計算機の性能（誤り訂正）が上がれば 脅威となりうる
16. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b なぜ PQC への移行が必要なのか？ • 大規模で実現可能な量子計算機(CRQC)はまだない ◦ 暗号解読には100万量子ビットが必要と言われている ◦ 現状でも100〜200量子ビット程度(ゲート方式) • 一方、Harvest Now, Decrypt Later攻撃(HNDL攻撃)の可 能性は押さえておく必要がある ◦ 暗号化データを集めて、将来的に解読される
17. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b PQC への移行についての情勢 • 米国：2035年を目標にPQCへの移行方針を発表 • EU：欧州委員会がPQCへの移行検討を促す勧告を発表 • 国内 ◦ 国家サイバー統括室 (NCO, 旧 NISC) が政府機関のシス テムにおけるPQCへの移行に関する基本方針を策定 ◦ 金融庁や日本銀行が中心となり、金融機関へのPQCへ の移行対応を求めている
18. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b NIST FIPS標準について • アメリカ国立標準技術研究所 (NIST) が2016年からPQCの 標準化の検討を開始 ◦ 候補の暗号の公募には69件が集まった ◦ 2024年8月に連邦情報処理標準 (FIPS) として3つが決 まった ◦ 現在も追加の暗号技術 (2つ) の策定中 • 暗号としての強度や安全性だけでなく、計算量やメモリの 使用量といった効率性も加味して決められた
19. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b NIST FIPS標準について • FIPS 203 ◦ ML-KEM (Module-Lattice-Based Key-Encapsulation Mechanism) ◦ 格子暗号の鍵交換アルゴリズムのCRYSTALS-Kyberがベース • FIPS 204 ◦ ML-DSA (Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm) ◦ 格子暗号の電子署名アルゴリズムのCRYSTALS-Dilithiumがベース • FIPS 205 ◦ SLH-DSA (Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm) ◦ ハッシュ関数の電子署名アルゴリズムのSPHINCS+がベース ◦ ML-DSAが脆弱であると判明した場合のバックアップ
20. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：NIST の PQC に関するプロジェクトページ https://csrc.nist.gov/Projects/post-quantum-cryptography
21. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：NIST の PQC に関するプロジェクトページ https://csrc.nist.gov/Projects/post-quantum-cryptography
22. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：NIST の PQC に関するプロジェクトページ https://csrc.nist.gov/Projects/post-quantum-cryptography 先に標準化した３つに加えて、 Falcon (格子暗号・DSA) と HQC (符号暗号・KEM) も 標準化に向けて進めているとのこと
23. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：NIST の PQC に関するプロジェクトページ https://csrc.nist.gov/Projects/post-quantum-cryptography/post-quantum-cryptography-standardization /selected-algorithms
24. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：NIST の PQC に関するプロジェクトページ https://csrc.nist.gov/Projects/post-quantum-cryptography/post-quantum-cryptography-standardization /selected-algorithms
25. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：NIST の PQC に関するプロジェクトページ https://csrc.nist.gov/Projects/post-quantum-cryptography/post-quantum-cryptography-standardization /selected-algorithms
26. 主要な PQC の紹介
27. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 代表的な PQC の技術 • 符号暗号 • ハッシュ関数署名 • 多変数多項式暗号 • 同種写像暗号 • 格子暗号
28. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 符号暗号 • 1970年代後半から提案されている • 誤り訂正符号に関する以下の計算の困難性に依存 ◦ シンドローム復号（Syndrome Decoding: SD）問題 ◦ Learning Parity with Noise（LPN）問題 • 先に紹介した標準化予定の HQC は SD 問題をベースに 「準巡回 (QC) 」というデータの構造を追加したもの
29. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b ハッシュ関数署名 • 1970年代末・1980年代前半から提案されている • ハッシュ関数の衝突困難性を安全性の根拠とする署名 • ハッシュ関数署名 XMSS（eXtend Merkle Signature Scheme）がすでに IETF により RFC8391 で標準化済み • FIPS 205 にて SLH-DSA が標準化済み
30. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 多変数多項式暗号 • 1980年代前半から提案されている • 多変数多項式の求解問題（Mulivariate Quadratic polynomial (MQ問題)）の困難性を暗号に活用 • 初期の方式は日本人（松本勉氏、今井秀樹氏）が発案
31. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 同種写像暗号 • 1990年代後半ごろから提案されている • 同種写像は２つの楕円曲線の間の写像（対応）のこと • 点の数が等しい二つの（超特異）楕円曲線の間の同種写像 を見つける問題の困難性を用いた暗号
32. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 格子暗号 • 数学的な対象としての多次元格子に関する暗号技術の総称 • 1990年代後半から提案されている • 格子暗号自体も一つのものではなく、構成方法や安全性の根拠 となる問題によって分類される • 以下がその一例となる問題 ◦ LWE 問題：ノイズ項がついた連立一次方程式の解を求める ことの困難性（Learning With Error Problem） ◦ NTRU 問題：多項式の商・剰余からもとの分母・分子の多 項式を復元することの困難性
33. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：LWEのイメージ
34. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：CRYPTREC耐量子計算機暗号の研究動向調査報告書 引用元： https://www.cryptrec.go.jp/report/cryptrec-tr-2001-2024.pdf
35. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 参考：CRYPTREC 暗号技術ガイドライン https://www.cryptrec.go.jp/tech_guidelines.html
36. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 余談：NTRU の由来 「N-th degree Truncated Polynomial Ring Unit」の略語と しているが、元の由来は社名とされている https://web.archive.org/web/20010125192900/http://www.brown.edu/Administration/George_Street_J ournal/vol25/25GSJ01e.html
37. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 余談：NTRU の由来 「N-th degree Truncated Polynomial Ring Unit」の略語と しているが、元の由来は社名とされている https://web.archive.org/web/20010125192900/http://www.brown.edu/Administration/George_Street_J ournal/vol25/25GSJ01e.html 「NTRU」の意味は「Number Theorists R Us（数論研究者たちです）」と明か した。 「ビジネスマンはこれを面白がらない」と彼は付け加え、社名を「Number Theory Research Unit（数論研究ユニット）」と改め、遊び心を抑えた。
38. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 余談：NTRU の由来 「N-th degree Truncated Polynomial Ring Unit」の略語と しているが、元の由来は社名とされている https://web.archive.org/web/20010125192900/http://www.brown.edu/Administration/George_Street_J ournal/vol25/25GSJ01e.html 「NTRU」の意味は「Number Theorists R Us（数論研究者たちです）」と明か した。 「ビジネスマンはこれを面白がらない」と彼は付け加え、社名を「Number Theory Research Unit（数論研究ユニット）」と改め、遊び心を抑えた。
39. PQC の展開・サポート状況について
40. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b PQC の適用状況 • プログラミング言語 ◦ Java, Go, Rust • ライブラリ・ツール ◦ OpenSSL, Bouncy Castle • クラウドベンダー ◦ AWS
41. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Java 2025年3月にリリースされた Java 24 より機能追加 • JEP 496: Quantum-Resistant Module-Lattice-Based Key Encapsulation Mechanism ◦ FIPS 203 への対応 • JEP 497: Quantum-Resistant Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm ◦ FIPS 204 への対応
42. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b https://openjdk.org/jeps/496 Java(JEP 496)
43. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Java(JEP 497) https://openjdk.org/jeps/497
44. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Go • 1.23 ◦ crypto/tls TLS通信時のKEMにデフォルトで適用 • 1.24 ◦ crypto/mlkem FIPS 203 (ML-KEM) の正式サポート • 1.26（ドラフト） ◦ crypto/mlkem メソッドとインタフェースの追加 ◦ crypto/tls デフォルトで有効になる PQC アルゴリズ ムの追加
45. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Go（1.23 リリースノート） https://go.dev/doc/go1.23
46. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Go（1.23 リリースノート） https://go.dev/doc/go1.23
47. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Go（1.24 リリースノート） https://go.dev/doc/go1.24
48. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Go（1.24 リリースノート） https://go.dev/doc/go1.24
49. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Rust 以下のパッケージやプロジェクトで機能提供している • pqcrypto ◦ C で実装されたもののラッパー • Rust Crypto（※PQC については自己責任の範囲と明記） ◦ Pure Rustで実装している ◦ /KEMs/ml-kem ◦ /signatures/ml-dsa
50. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Rust(pqcrypto) https://github.com/rustpq/pqcrypto
51. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Rust(pqcrypto) https://github.com/rustpq/pqcrypto
52. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Rust(Rust Crypto) https://github.com/RustCrypto
53. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b OpenSSL 2025年4月に 3.5.0 より機能追加 • デフォルトで TLS 通信時に PQC が優先される • NIST で標準化された PQC アルゴリズムが追加
54. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b OpenSSL（リリースノート 3.5.0） https://github.com/openssl/openssl/releases/tag/openssl-3.5.0
55. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b https://github.com/openssl/openssl/releases/tag/openssl-3.5.0 OpenSSL（リリースノート 3.5.0）
56. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Bouncy Castle • Java と C# 向けの暗号化ライブラリ • 標準化されたものだけでなく、選定候補だった暗号技術も 含めて提供されている
57. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Bouncy Castle (Post-Quantum Algorithm Support) https://www.bouncycastle.org/documentation/specification_interoperability/#Post-Quantum-Algorithm- Support
58. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b Bouncy Castle (NIST PQC Competition Algorithms) https://www.bouncycastle.org/documentation/specification_interoperability/#NIST-PQC-Competition-Al gorithms
59. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b AWS • AWS 責任共有モデルの一環として順次提供 ◦ AWS として PQC の選択肢を提供 ◦ 選択についてはユーザー側でおこなう • 2025年4月には、以下のサービスにも適用されている ◦ KMS, ACM, AWS Secrets Manager • ALB の HTTPS リスナーのセキュリティポリシーにもPQC が含まれるものが追加されている
60. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b AWS での取り組み https://aws.amazon.com/jp/security/post-quantum-cryptography/
61. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b AWS での取り組み（KMS, ACM, Secrets Manager） https://aws.amazon.com/jp/blogs/security/ml-kem-post-quantum-tls-now-supported-in-aws-kms-acm-a nd-secrets-manager/
62. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b AWS での取り組み（PQC への移行について） https://aws.amazon.com/blogs/security/aws-post-quantum-cryptography-migration-plan/
63. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b AWS での取り組み（PQC のワークショップ） https://catalog.workshops.aws/using-pq-crypto-on-aws/en-US
64. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b AWS での取り組み（ALB の TLS セキュリティポリシー） https://docs.aws.amazon.com/elasticloadbalancing/latest/application/describe-ssl-policies.html
65. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b https://docs.aws.amazon.com/elasticloadbalancing/latest/application/describe-ssl-policies.html AWS での取り組み（ALB の TLS セキュリティポリシー）
66. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b https://docs.aws.amazon.com/elasticloadbalancing/latest/application/describe-ssl-policies.html AWS での取り組み（ALB の TLS セキュリティポリシー）
67. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 余談：身近なところに PQC 一部のサイトではもう ML-KEM が使われていたりする
68. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b 余談：身近なところに PQC 一部のサイトではもう ML-KEM が使われていたりするよ
69. まとめ
70. 今こそ知るべき耐量子計算機暗号入門 #burikaigi_b まとめ • 量子計算機は量子アルゴリズムを用いることで強力な性能 を発揮する • 現在使われている暗号技術は危殆化は避けられない • 将来的な PQC への移行は検討が必要 • PQC の中でも現時点での有力なスタンダードは格子暗号 • 各言語、ツール、クラウドインフラなど順次適用が広がっ ている
71. ご清聴いただき ありがとうございました