Introduction to Quantum Computing 2019

・量子コンピュータと関連するコンピュータの分類
・現代暗号に与える量子コンピュータの影響

Transcript

1. 量子コンピュータ入門 2019/8/28
2. 目次 ❑ 量子コンピュータと関連コンピュータの種類 ❑ 現代暗号と量子コンピュータが与える影響 ※緑字は私が勝手に追加した内容 （所感やセミナー外での情報など）
3. 量子コンピュータとその仲間たち(?) ❑ 汎用量子コンピュータ （＝万能量子コンピュータ、誤り耐性量子コンピュータ） ▪ いわゆる量子コンピュータの最終目標（まだ存在ない） ❑ NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum)コンピュータ ▪ 汎用量子コンピュータになり切れない、qubit数も少なくエラーもある ❑ 量子アニーラ ▪ 組み合わせ最適化問題を解く、アナログコンピュータ ❑ 量子を模した古典アニーラ ▪ 組み合わせ最適化問題を解く 72 qubit 20 qubit 2,048 qubit 102,400 bit 8,192 bit qubit数だけ比較しても 意味がない
4. 量子コンピュータとその仲間たち(?) ❑ 汎用量子コンピュータ ❑ NISQコンピュータ ❑ 量子アニーラ ❑ 量子を模した古典アニーラ 「我々は量子コンピュータとは呼ばない」 理論的には一部の計算が古典コンピュータ より速くなる事が示されている 古典コンピュータより速くなる事が示されていない D-Waveやニュース記事では量子コンピュータと呼ばれる事が多い 「量子コンピュータ」に昇華させる 改良アイディアと計画もある
5. （現代暗号の前に）計算できるとは何か？ ❑ 定義1：コンピュータが解を見つけて停止すること ▪ a3+b3=c3を満たす整数の組を探すプログラムは停止しない ▪ プログラムの停止判定プログラムはできない ❑ 定義2：その問題がP型であること ▪ 問題のサイズnに対して計算ステップが高々その多項式程度P(n) ▪ enやe√nは解けない ❑ 定義3：宇宙の年齢/プランク時間 ＜ 1080ステップを越える計算は解けない
6. 現代暗号（公開鍵暗号） 守られている 守られている 暗号化 暗号鍵Keで 復号 復号鍵Kdで 無防備 • 盗聴され放題 • 解読されなければいい Alice Bob ❑ Bobは暗号鍵e（とN）と復号鍵d（とN）を生成して暗号鍵eとNを公開 ▪ ランダムに選んだ2つの素数p,qからあるプロトコルに従ってe,d,Nを計算 ▪ N = pq ▪ e,Nからdを計算する（Nを素因数分解する）ことは・・・定義1では可能だけど定義2では不可能（と強く信じられている）
7. 量子コンピュータが現代暗号に与える影響 目的： 秘匿通信 手段： ①秘密鍵暗号 ・1つの鍵で暗号化と復号 ・鍵は使い捨て（one-time pad） ②公開鍵暗号 ・暗号鍵と復号鍵を使う 公開 非公開 非公開 公開 署名・認証 Bit commitment 電子透かし 改ざん防止
8. 量子コンピュータが現代暗号に与える影響 目的： 秘匿通信 手段： ①秘密鍵暗号 ・1つの鍵で暗号化と復号 ・鍵は使い捨て（one-time pad） ②公開鍵暗号 ・暗号鍵と復号鍵を使う 公開 非公開 非公開 公開 署名・認証 Bit commitment 電子透かし 改ざん防止 量子コンピュータは現行の ←これを壊す 量子コンピュータはこれ↓を可能にする 量子コンピュータはこれ↓を可能にするか？不明 • セキュリティとは別に量子でできることはあるか？ • 量子コンピュータでも破れない古典公開鍵暗号はあるか？ • 耐量子暗号
9. 量子コンピュータが現代暗号に与える影響 目的： 秘匿通信 手段： ①秘密鍵暗号 ・1つの鍵で暗号化と復号 ・鍵は使い捨て（one-time pad） ②公開鍵暗号 ・暗号鍵と復号鍵を使う 公開 非公開 非公開 公開 署名・認証 Bit commitment 電子透かし 改ざん防止 量子コンピュータは現行の ←これを壊す 量子コンピュータはこれ↓を可能にする 量子コンピュータはこれ↓を可能にするか？不明 引用元：産経新聞 https://www.sankei.com/economy/news/190703/ecn1907030001-n1.html • セキュリティとは別に量子でできることはあるか？ • 量子コンピュータでも破れない古典公開鍵暗号はあるか？ • 耐量子暗号 米国立標準技術研究所（NIST） が技術公募・評価を2016年から実施
10. 量子コンピュータが現代暗号に与える影響 目的： 秘匿通信 手段： ①秘密鍵暗号 ・1つの鍵で暗号化と復号 ・鍵は使い捨て（one-time pad） ②公開鍵暗号 ・暗号鍵と復号鍵を使う 公開 非公開 非公開 公開 署名・認証 Bit commitment 電子透かし 改ざん防止 量子コンピュータは現行の ←これを壊す 量子コンピュータはこれ↓を可能にする 量子コンピュータはこれ↓を可能にするか？不明 引用元：共同通信 https://this.kiji.is/537586779261682785 • セキュリティとは別に量子でできることはあるか？ • 量子コンピュータでも破れない古典公開鍵暗号はあるか？ • 耐量子暗号
11. ありがとうござ います QUANTUM@EXAMPLE.COM