科學研究 - 評估密碼技術安全風險，日本用量子電腦成功解答離散對數問題

本文根據NICT成果發佈編譯整理而成

日本的資訊通訊研究機構（NICT）、慶應義塾大學、三菱日聯金融集團（MUFG）及瑞穗金融集團（MHFG）組成的研究團隊，在IBM Q Hub at Keio University所在的慶應義塾大學量子計算機中心（KQCC）利用量子電腦IBM Quantum成功解答了小規模離散對數問題。

離散對數問題是非常重要的問題，是支撐現代資訊社會的密碼技術安全的基礎之一，瞭解能用量子電腦解答的離散對數問題的規模是一項重要課題。另外，離散對數問題可以做實驗的量子程式的選擇範圍很廣，此次的實驗是基於初步研究、即是否適用於將來預測密碼威脅的量子電腦實驗而實施的。

爲確保量子電腦時代的密碼安全，此次研究團隊針對透過離散對數問題確保安全的密碼方式的破解時間評估，編寫了了離散對數問題專用肖爾演算法的程式，由此，利用量子電腦解答離散對數問題的實驗全球首次取得了成功。

圖1：此次研究的關於密碼破解時間預測的成果圖

在此次的實驗中，NICT設計好實驗用量子程式後，慶應大學、MUFG和MHFG針對超導量子電腦IBM Quantum提高了程式效率，並在IBM Quantum實機上進行了實驗。透過共同對輸出結果進行研究，應答解答了問題。

在實驗中，研究團隊針對離散對數問題的一些例題，面向量子電腦進行程式設計，調查了程式規模達到多大程度才能利用量子電腦解答問題。圖2按規模大小列出了實驗的程式，總結了利用量子電腦實機做實驗的結果。執行此次實驗中規模最小的量子程式①時，量子電腦輸出了非常好的結果，但規模更大的程式②和③並沒有輸出良好的結果。

因此得出了以下結論：可利用現有技術解答的量子程式的規模介於圖中的①和②之間。這是首次利用量子電腦實機解答離散對數問題。另外，對程式②的輸出結果進行驗證後得出的結論是，如果能把程式規模改小一些，還是有可能解出來的。