ネット銀行で振り込みをするとき、私たちのお金は目に見えない「南京錠」で守られています。
その代表が、RSA暗号(アールエスエーあんごう)と呼ばれる仕組みです。
SNSを眺めるときも、ソフトを更新するときも、裏ではこの錠が通信を守っています。
作り方は意外と単純で、2つの大きな素数をかけ合わせて、とても大きな数を作ります。
広く使われるRSA-2048という規格では、その数は最大で617桁にもなります。
かけ算は簡単ですが、この巨大な数を元の2つの素数に戻すのは、とてつもなく大変です。
ところが、量子コンピューターの進歩で、この錠が思ったより早く危うくなるかもしれないという研究が出てきました。
では、銀行の錠を開けるには、どれほどの大きさの量子コンピューターが、どれだけの時間あれば足りるのでしょうか？
この話題の詳細は2026年11月5日に『ScienceAlert』にて公開されました。
錠を開ける近道と「箱の中の猫」
今回の見積もりを行ったのは、パリに本社を置く量子コンピューター企業アリス＆ボブが率いるチームです。
対象は、1994年に数学者ピーター・ショアが考えた計算手順(ショアのアルゴリズム)です。
素数への分解をとてつもなく速くする、いわば錠を開けるための近道です。
ただ、量子コンピューターの部品(量子ビット)は、外からの電気の乱れなどで間違いを起こします。
代表的な間違いの1つは、電灯のスイッチがオン(1)からオフ(0)へ勝手に切り替わるようなものです。
これをビット反転と呼びます。
もう1つは、スイッチはそのままで、取り付け板ごと上下が逆さまになるような間違い(位相反転)です。
そこでチームが使ったのが、「猫量子ビット」という部品です。
名前は「シュレーディンガーの猫」の思考実験にちなんだものです。小さな金属の箱に光の粒(光子)を閉じ込めた作りをしています。
多くの量子コンピューターが使う「トランズモン」と呼ばれる量子ビットとは、別の方式になります。
猫量子ビットは波のような性質が強く、ビット反転を桁違いに抑えられます。
その代わり位相反転は増えますが、その増え方はゆるやかです。
一方、錠を開けるのに必要な量子ビットの数の見積もりは、年々下がってきました。
グーグルの量子研究チームのクレイグ・ギドニー氏らの見積もりでは、2019年は2000万個でした。
それが2025年には、100万個を下回っています。
わずか6年で、必要な数は当初の5%未満になったのです。
6年で20分の1以下。では猫を使えば何個まで減らせる？
アリス＆ボブ自身の猫量子ビットによる見積もりも、2023年から下がり続けてきました。
当初は35万個とされた必要数が、今回は2万3千個弱まで減ったのです。
具体的には、猫量子ビット2万2593個の装置で、RSA-2048の鍵を3.14日で割り出せるという試算です。
3日と少し、時間にすると約75時間で、銀行の錠が開いてしまう計算です。
この2万2593個は、ギドニー氏らの100万個と比べると、約2%にあたります。
ただし、間違いの起きやすさや訂正の力などは、アリス＆ボブ独自の条件で見積もられています。
研究チームはブログで、「私たちの知る限り、この計算時間でこれより小さい設計は発表されていない」と述べています。
そして「大きさと速さの両方で、最前線に立っている」としています。
なぜ、数と時間の両方が大事なのでしょうか。
量子ビットの数は、そのまま装置の大きさを決めるからです。
量子チップは、宇宙空間よりずっと冷たい、絶対零度よりわずかに高いだけの温度まで冷やす必要があります。
数が増えれば、その冷却装置も大がかりになります。
もう一方の物差しが、役に立つ答えを出すまでの計算時間です。
ブログによれば、この2つは一方を取れば他方を譲る関係にあり、どちらかに寄せすぎると問題が出ます。
「大きすぎて作れない機械か、遅すぎて意味のない機械になってしまう」というのです。
実際、速さを優先した試算もあります。
装置を10台つなぎ、猫量子ビットを61万530個にした場合の見積もりです。
この場合、RSA-2048の鍵はわずか1.25時間で解けるといいます。
1時間15分、つまり映画1本より短い時間です。
チームは、ビットコインの持ち主を証明する別の種類の錠(楕円曲線暗号)も見積もりました。
こちらは猫量子ビット2万9588個の装置で、61.8分で破れるという結果です。
ただし、送金の途中でビットコインを横取りするには、これでもまだ遅すぎます。
研究チームの指摘では、ビットコインの取引は10分の「ブロック時間」のうちに行われるため、その時間内に間に合わせる必要があるのです。
61.8分は、この10分の6倍あまりにあたります。
銀行の錠は3日あまり、ビットコインの錠は約1時間で開くかもしれない、という見積もりが出てきたのです。
まだ誰も持っていない装置と「100年」の前提
ただし、この研究はまだ論文の下書き(プレプリント)の段階で、ほかの専門家による審査を受けていません。
そして何より、2万3千量子ビットの量子コンピューターを持っている人は、まだ誰もいません。
現時点で最大の量子ビットの並びは、カリフォルニア工科大学の技術者が作った6100個です。
しかもこれは、レーザーで捕まえた量子ビットを並べたもので、計算ができるコンピューターではありません。
温度の管理や、規模を大きくすること、動きを安定させることなど、越えるべき壁はいくつも残っています。
たくさんのチップをつなぎ、離れた量子ビット同士を結ぶことも、その1つです。
さらに大きいのが、計算の前提です。
今回の試算は、猫量子ビットが100年間ビット反転を起こさないことを前提にしています。
一方、これまでに実証された量子ビットの多くは、ミリ秒単位、つまり1000分の1秒ほどしか安定しないこともあります。
ここで猫量子ビットの強みが生きます。
箱の中の光子を増やすほど、安定性が桁違いに高まるのです。
アリス＆ボブの物理学者たちは、箱に光子を11個詰めて、ビット反転が平均44分起きない状態を実現しました。
これは、通常の安定性を数百万倍に高めた節目の成果です。
それでも、試算の前提である100年には、まだ遠く及びません。
研究では、ビット反転が起きない時間を約1時間までゆるめた場合も見積もっています。
その場合、必要な量子ビットはおよそ2倍の、約4万5千個になるといいます。
研究チームは、2030年代のはじめに、装置の進歩と必要数の減少が出会う可能性があるとしています。
最初の装置は数年のうちに作られるかもしれませんが、実際の脅威がいつ来るかははっきりしません。
その一方で、次の10年が始まるころにはRSA-2048という規格そのものが非推奨になるかもしれない、とみる人もいます。
小さな金属の箱に光の粒を詰めた「猫」が、2万3千匹ほどそろったとします。
その猫たちが乱れずにいられれば、617桁の錠は3日あまりで開くかもしれないのです。
参考文献
Encryption That Protects Your Bank Account Could Fall to a Quantum Computer in 3 Days, Study Suggests (ScienceAlert)
https://www.sciencealert.com/a-quantum-computer-could-crack-major-internet-encryption-in-just-3-days-study-suggests
ライター
山下 浩介: むずかしい研究を、なるべく分かりやすく伝えたい。専門の言葉はふだんの言葉に置きかえて、身近な例で例える。それで「わかった」「楽しかった」と言ってもらえたら嬉しいです。
好きなのは、通学路や台所や日常の中にある科学。眠っているあいだに記憶が整理される話や、虫の鳴き方に意味がある話のように、読み終わったあとに誰かへ話したくなる研究を探しています。
編集者
ナゾロジー 編集部
