量子力学の原理を利用した量子技術の開発が活発化している。
これを利用した量子コンピューターは、現在のスーパーコンピューターで1万年かかる問題を3分で解いてしまうという破壊的な性能を持つ。それだけに、産業はもちろん、安全保障にもかかわり、世界の力関係にも大きな影響を及ぼしかねない。
日本も政府が2020年に定めた「量子技術イノベーション戦略」の改定に乗り出すなど、国を挙げての技術開発、産業育成を進める方針だが、先行する米中などには水をあけられているだけに、どこまで巻き返せるか。
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量子コンピューターは産業界でさまざまなかたちで応用可能だ
情報改ざん防ぐには「量子暗号」技術がポイント
量子とは、原子レベル以下の小さな物質やエネルギーの単位だ。代表例が電子や光の最小単位である「光子」がある。現在の通常のコンピューターは電子があるかないかで「0」と「1」を表現し、「2進法」を計算に使っていることは多くの人が知っているだろう。
これに対し、量子コンピューターは、量子力学的な現象を利用して「0でもあり1でもある」という「重ね合わせ」を作る。それにより、多数の計算を並列して処理することが可能となり、高速の計算ができるのだ。
量子技術の中心が、この量子コンピューターの開発。これまで稼働が発表されているものは、カナダD-Wave Systems社の「D-Wave」、米IBMの「Q System One」、米グーグルの「Quantum Annealer v2.0」などがある。 グーグルは2019年、最先端のスーパーコンピューターで解くのに1万年かかる問題を3分あまりで解くことに成功したとされるというから、そのパワーがわかる。ただし、いずれも試作段階で、方式も何通りかあり、どの技術が生き残るかはまだわからない。
もっとも、この量子コンピューターの能力は、現在の暗号を簡単に破ってしまうという問題がある。
インターネットで第三者に情報を見られないようするほか、情報改ざんを防ぐ電子署名、ネット通販の決済やICカードなどに幅広く使われる暗号技術は、数学の問題を応用している。そのため従来は、解くのにスパコンでも膨大な時間がかかることで、安全性を担保してきた。だが、量子コンピューターをもってすれば、簡単に解読される恐れがある。
そこで、量子コンピューターの裏返しとして、「量子暗号」も重要な技術とされる。これは、光子（光の粒）に暗号化したデータを復元するための「キー」を乗せて送受信する。すると、不正に読み取ろうとすると光子の状態が変化してしまうため、情報漏えいが防げるというものだ。
量子コンピューターが実用化されても、量子暗号で情報は守られるという表裏の関係になるわけだ。