現在、すべてのメッセージ、金融取引、医療記録、または政府文書の暗号化された内容は、どこかに何年も保存される可能性があります。サイバーセキュリティの専門家は、将来の量子コンピュータが現在これらの機密情報を保護するためのいくつかの暗号化手法を解読するのに十分な力を持つ可能性があると信じています。量子脅威に関する議論は主に新しい暗号アルゴリズムに集中しています。しかし、アルゴリズムだけではデータを保護することはできず、これらのアルゴリズムは最終的にサーバー、スマートフォン、産業システム、および重要なインフラストラクチャのチップに組み込まれる必要がありますが、この作業の複雑さは数学的な公式を書くことをはるかに超えています。
この課題は半導体業界を再形成し始めています。
チップメーカーは、量子耐性保護技術をハードウェアに組み込む方法を設計するためにますます多くの探索を行っており、量子計算とサイバーセキュリティをもはや独立した分野として見ていません。スイスのセキュリティ会社SEALSQとアメリカの半導体メーカーGlobalFoundries (GF) との協力はその一例です。この2社は戦略的覚書を締結し、ポスト量子セキュリティ技術、安全な半導体プラットフォーム、および将来の量子計算システム向けの専用電子製品を共同で開発することになりました。
SEALSQのCEOカーロス・モレイラは、「GFとSEALSQの共通の長期的なビジョンは、半導体、サイバーセキュリティ、ポスト量子暗号学、量子計算が一つの技術エコシステムに融合していることです。」と述べています。
半導体業界は量子脅威に対応するために再形成されている
現代のデジタルセキュリティは、RSAや楕円曲線暗号などの暗号システムに大きく依存しています。これらの手法が効果的である理由は、従来のコンピュータが暗号化データを保護するための数学的問題を解決するのに非現実的な時間を要するからです。しかし、量子コンピュータは最終的にこの状況を変える可能性があります。一部の推定では、能力を持つ量子コンピュータが現在の暗号技術を1日で解読できるとされています。現在の量子機械はまだこの能力レベルには達していませんが、研究者たちはこの可能性に備えて何年も努力してきました。この脅威に対処するために、彼らはポスト量子暗号学を開発しました。これは、量子攻撃に直面しても安全性を保つことを目的とした新世代の暗号アルゴリズムです。
しかし、これらのアルゴリズムを実装することには課題があり、通常はより多くの計算リソースを必要とし、より多くの電力を消費し、現代のデバイスに統合する必要があります。これが、半導体企業がますます関与する理由です。SEALSQとGFの新しい協力は、ポスト量子暗号学を未来の半導体設計に導入するためのハードウェアベースのセキュリティ技術の開発に焦点を当てています。協力の最初の目標の1つは、他のチップメーカーが将来のプロセッサに統合できる即時利用可能なセキュリティコンポーネントを作成することです。そのために、SEALSQとGFは、GFの子会社でもあるチップ設計会社MIPSと協力します。
彼らは、ソフトウェアに依存するだけでなく、ハードウェア内で直接ポスト量子暗号学を実行できる認証セキュリティモジュールを共同開発する計画です。これらのモジュールは、将来のチップ設計に統合できる即時利用可能なセキュリティビルディングブロックと見なすことができます。設計者は、量子耐性セキュリティのために特別に設計された事前認証ハードウェアコンポーネントを組み込むことができ、すべてのセキュリティ機能をゼロから作成する必要はありません。これらの企業が開発するChiplet Hardware Security Module (CHSM) コンポーネントは、最終的にハードウェアセキュリティモジュール (HSM) に使用され、機密の暗号鍵を保護し、重要なデータと操作をデバイスの他の部分から隔離するためのセキュアエンクレーブに使用される可能性があります。
別の発展分野は、安全なチップアーキテクチャに関するものです。チップは小さな半導体コンポーネントであり、建築ブロックのように組み合わせて、より大きく、より強力なシステムを作成できます。パートナーは、これらのアーキテクチャに安全機能を組み込む方法を探求し、将来の半導体プラットフォームの一部となることを目指しています。モレイラは、「この協力は自然な適合であり、私たちの共通のビジョンを強力に証明しています。私たちは共に、量子時代を推進する安全でスケーラブルな技術プラットフォームを形成する機会があります。」と付け加えました。
この協力は、将来の量子コンピュータに対する防御だけでなく、それらをサポートする半導体技術の開発を目的としています。ほとんどの量子プロセッサの作動温度は絶対零度よりわずかに高いだけであり、史上最も冷たい機械の一つとなっています。このような温度では、従来の電子機器が効率的に動作するのが難しい場合があります。この問題を解決するために、これらの企業は超低温で動作する専用集積回路 (ASIC) の開発に協力する計画であり、これらの専用チップは将来の量子計算システム周辺の電子機器をサポートすることが期待されています。また、GFが最近発表した量子技術ソリューションビジネスや、SEALSQの量子ASIC設計に関する継続的な野心に基づいています。
ここでは伝統的なチップ製造技術に関わる話題が出てきます。GF量子技術ソリューションの副社長、ニコラス・サージェント氏は、「この協力は量子時代の基盤を築くものです：後量子暗号学によって保護された信頼できるデジタルインフラストラクチャ、そして未来の量子計算システムが動作するための半導体技術です。」と述べています。現在、ほとんどのコンピュータ、スマートフォン、インターネットインフラストラクチャにおけるプロセッサは、CMOS（相補型金属酸化膜半導体）と呼ばれる製造方法を使用して製造されています。数十年にわたり、この技術はエンジニアがチップ上により多くのトランジスタを統合し、性能を向上させ、コストを削減することを可能にしてきました。
これらの企業によれば、この技術は現在、量子時代の潜在的なブースターとなっており、成熟した半導体製造プラットフォームのスケーラビリティ、信頼性、コスト効率を提供しています。
この協定の重要性は、単一の技術を超えています。量子計算に関する多くの議論はプロセッサ自体に集中していますが、機能する量子エコシステムにはそれ以上のものが必要です。安全な通信システム、信頼できるサプライチェーン、低温電子機器、そして未来の攻撃からデータを保護できるハードウェアが必要です。SEALSQとGFは、彼らの協力がヨーロッパとアメリカの主権サプライチェーンの取り組みを支援することも目的としていると述べています。先進的な半導体が経済と国家安全保障においてますます重要になる中で、各国政府は重要技術の設計、開発、製造の場所にますます注目しています。
しかし、前方の道のりは依然として長く厳しいものです。現代の暗号を破ることができる量子コンピュータはまだ到来しておらず、大規模な量子システムを支えるために必要な多くの技術はまだ開発中です。この協力自体は戦略的な協定であり、製品の発売ではないため、多くの作業はまだ設計、テスト、検証の段階にあります。次のステップは、提案された安全技術と低温チップの開発と評価を含むことになります。