量子コンピューティングの新たな突破：GoogleのチップWillowがブロックチェーンにもたらす挑戦と機会

グーグルの最新の量子コンピューティングチップWillowが再び業界の量子コンピューティングの進展に対する関心を呼び起こしました。このチップは105の量子ビットを持ち、量子誤り訂正とランダム回路サンプリングの2つのベンチマークテストで同類最高の性能を達成しました。特にランダム回路サンプリングテストでは、Willowはわずか5分で従来のスーパーコンピュータが10^25年かかる計算タスクを完了しました。この時間の長さは、既知の宇宙の年齢を超えています。

Willowの重要なブレークスルーは、エラーレートを指数関数的に低下させ、特定の閾値を下回ることができる点であり、これは大規模な実用量子コンピューティングを実現するための重要な前提と考えられています。研究開発チームの責任者Hartmut Nevenは、Willowは閾値を下回る最初のシステムであり、大規模な実用量子コンピュータの実現可能性を示していると述べています。

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ウィローの105量子ビットの数は、現在の暗号通貨で使用されている暗号アルゴリズムを破るにはまだ不十分ですが、将来より強力な量子コンピュータを構築するための道を開いています。これは、既存の暗号学の原則に依存するブロックチェーンと暗号通貨の分野にとって、疑いなく潜在的な課題です。

現在、ビットコインなどの暗号通貨は、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム(ECDSA)とSHA-256ハッシュ関数を広く使用して取引の安全性を確保しています。SHA-256を破るには数億の量子ビットが必要ですが、理論的にはShor量子アルゴリズムを使用すれば、百万レベルの量子ビットでECDSAを破ることが可能です。これは、大規模な量子コンピュータが登場すると、既存の暗号通貨の安全システムが深刻な脅威にさらされる可能性があることを意味します。

この課題に対処するために、抗量子ブロックチェーン技術の開発、特に既存のブロックチェーンの抗量子アップグレードが急務となっています。後量子暗号(PQC)は、量子コンピューティング攻撃に抵抗できる新しい暗号アルゴリズムの一種として、研究のホットスポットになっています。一部の技術チームはこの分野で進展を遂げており、ブロックチェーンの全プロセスにおける後量子暗号能力の構築を完了し、複数のNIST標準後量子暗号アルゴリズムをサポートする改良版OpenSSL暗号ライブラリを開発し、NIST後量子署名標準アルゴリズムに対する分散鍵管理プロトコルを研究開発するなどしています。

ブロックチェーンを抗量子レベルに移行することには、後量子署名のECDSAに対するストレージ膨張問題など、多くの技術的な課題が残っているが、コンセンサスプロセスの最適化とメモリ読み取り遅延の低減により、一部のチームは抗量子ブロックチェーンの取引処理速度(TPS)を元のチェーンの約50％にまで達することができた。この進展は、量子時代におけるブロックチェーンの安全性と安定性に重要な保証を提供する。

量子コンピューティングの進歩は、挑戦であると同時に機会でもあります。それは、暗号学とブロックチェーン技術の革新を促進し、業界が長期的な安全性をより重視するように促します。研究が進むにつれて、ブロックチェーン技術が未来の量子時代においてもその重要な役割を果たし続けることができると信じる理由があります。