オピニオン21世紀の西側諸国と中国の戦場において、新たな戦いの声が上がっている。中国は量子鍵配送（QKD）に基づく解読不可能な国家インフラを構築している。物理法則が我々に不利に利用されており、我々は追いつけていないと、あるシンクタンクは主張している。
ありがとう、エドワード・スノーデン：あなたは中国を量子ネットワークのリーダーシップへと押し上げました
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これらはもっともな懸念です。中国の宇宙開発と軍事力増強への投資と意図は、半導体技術における対等性を達成できないことへの不満と同様に、非常に明白で説得力があります。すべての国がデータインフラとサイバーセキュリティに依存しているため、解読不可能な暗号化を国家の優先事項とすることは、表面的には理にかなっています。QKDは確かに通信路を傍受不能にする可能性があります。これは明白かつ差し迫った危険であり、あるいは細部に潜む悪魔というよりも、見出しのすぐ下で暴れ回る冥府の軍勢の全体と言えるでしょう。
QKDは暗号化技術ではなく、ランダムな鍵を傍受されないことを保証しながら送信する方法です。ランダム鍵は優れた暗号技術であり、暗号化におけるゴールドスタンダードです。適切に使用すれば、どんな新しい技術が進化しても、あらゆるメッセージを永遠に解読不能にすることができます。
QKDが行うことは、鍵と信号が伝送中に傍受された場合にそのコピーを送信することだけです。これは非常に巧妙ですが、量子コンピューティングが非常に巧妙であるのと同じです。つまり、巧妙ではあるものの、ほとんど役に立たないということです。
量子鍵は、再利用されない場合にのみ安全です。つまり、データと同じ量の鍵が必要になります。10MBのファイルは10MBの鍵を消費します。10MBpsのストリームには10MBpsの鍵ストリームが必要です…つまり、QKDはあらゆる接続に必要な帯域幅を2倍にします。いや、もし可能であればそうなるはずです。しかし、それは不可能です。
QKDは、もつれ合った光子のペアを生成し、そのうちの1つが飛行中に観測されたかどうかを数学的に判断することで機能します。したがって、大規模に運用するとなると十分に困難ですが、現実はそれよりもはるかに厳しいものとなります。
QKDの説明はどれも、アリスがボブにメッセージを送りながらイヴに盗聴されるという、暗号の三人組の典型的な例を取り上げます。量子の世界では、もつれ合ったペアの一方を観測すれば、もう一方のペアの状態が明らかになるのと同じように、イヴの光子観測が保護を発動させる、というのが物語の筋書きです。
ええ、確かにそうです。ただし、量子的な意味での観測は、意識のある観測者を意味するわけではありません。宇宙の他の部分とのあらゆる相互作用を意味します。同じことが量子コンピューティングにも影響を及ぼしますが、それがいかにうまく機能しているかを見てください。
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言い換えれば、鍵を送信している光ファイバーの物理インフラが、鍵を観測しているということです。光子ストリームを構築して、実際の盗聴と自然のノイズを区別する方法はいくつかありますが、その結果、長い光ファイバーではQKDの使用がはるかに困難になります。鍵のビットレートは大幅に低下します。
ああ、そうそう、鍵ビットレートの話ね。結局のところ、鍵ビットは大量に必要なのに、QKDの議論で実際の数値がほとんど出てこないのは不思議だ。昨年、1,000kmの光ファイバーをQKDで保護された鍵ビットストリームで伝送した世界記録が、以前の世界記録の10,000倍も速かったことがここで明らかになった。残念ながら、以前の世界記録は0.0034ビット/秒だった。新しい記録は？34ビット/秒。あなたはもっと速く入力できるはずだ。
もちろん、短い方が速いです。東芝は実際に、10dBのパスロスで300kbpsの速度を実現するQKDボックスを販売しています。これは、50kmの光ファイバーよりも優れているように思えます。メリットとしては、システムは150kmまである程度の速度で動作しますが、デメリットとしては、光ファイバーが2本必要になることです。この速度で入力することはできませんが、十分な音声ストリームを流すことができます。
これでは国家インフラを構築することはできません。2つの部屋を繋ぐのもやっとです。さらに悪いことに、公開鍵暗号は現実世界でも同様に安全です。そもそも秘密鍵を一切送信しません。エンドツーエンドで好きなだけ高速に動作し、帯域幅を2倍にすることも、長距離光ファイバーも不要で、追加のハードウェアも必要ありません。
QKDが良いアイデアだと考えられていた理由は、従来の公開鍵暗号は理論上、将来の量子コンピューティング攻撃に対して脆弱だったからです。量子コンピューティングが登場するまでは、国家は傍受したデータを保管することができました。しかし、量子コンピューティングは登場しませんでした。登場したのは、たとえ攻撃を受けても脆弱にならない、耐量子公開鍵暗号です。
QKDの最良の使い方は、印象的なパワーポイント資料をまとめて資金提供機関に見せることです。おそらく中国ではこれが起こり、上層部にまで伝わりました。これは素晴らしいニュースです。なぜなら、完全に非民主的な体制下では、既に確立されたアイデアを転換するのははるかに困難だからです。西側諸国ではほぼ不可能です。巨大な飛行レーザーと物理法則を無視したブリリアント・ペブルズを備えたロナルド・レーガン時代のスターウォーズミサイル防衛システムを思い出してください。
少なくとも、経営陣が考えを変えるか、私たちが経営陣を変えるまでは、指をさして笑う方法はある。中国は、約束通りに機能せず、必要とされることもない技術を追い求めるために、最高の頭脳と巨額の資金を投じるしかない。これは、ほんのわずかな慰め以上のものだ。®
