量子暗号化
量子暗号化
量子暗号化（りょうしあんごうか、英: Quantum cryptography）は、量子力学の原理を利用して、情報通信における高い安全性を実現する暗号技術である。その中心的な技術として量子鍵配送（Quantum Key Distribution, QKD）があり、盗聴の検出と完全なセキュリティの確保を可能にする。
原理
量子暗号化は、以下の量子力学の性質を基盤としている：
これにより、第三者が通信を盗聴しようとすると、その痕跡が必ず残るため、安全性が保証される。
量子鍵配送 (QKD)
量子暗号化の主な実装例として、量子鍵配送が挙げられる。QKDでは、通信する双方が量子ビットを利用して秘密鍵を共有する。代表的なプロトコルには以下がある：
これらのプロトコルは、盗聴が行われた場合にエラー率が増加することで、即座に検出できる。
特徴
量子暗号化の主な特徴は以下の通り：
- **盗聴検知**: 盗聴が行われた場合、その影響を量子状態の変化として検出できる。
- **情報理論的安全性**: 数学的なアルゴリズムの強度に依存せず、物理法則によって安全性が保証される。
- **将来的な耐量子計算**: 量子コンピュータによる既存の暗号技術の破壊に対抗可能。
現状と課題
量子暗号化技術は実用化が進みつつあるが、以下の課題が残されている：
- **長距離通信**: 光子の減衰やノイズによる距離の制限。
- **インフラ整備**: 光ファイバーや衛星通信を用いた量子ネットワークの構築。
- **コスト**: 専用ハードウェアの高コストとその普及。
応用例
量子暗号化は以下の分野で応用されている：
- **安全な通信**: 政府や軍事機関、金融機関での極秘情報の伝送。
- **量子ネットワーク**: 量子インターネットの基盤技術。
- **医療情報保護**: 患者データや研究成果の高度な保護。