耐量子計算機暗号(タイリョウシケイサンキアンゴウ)

【第 30 回 (2021 年度) 大川出版賞受賞!】
量子計算機 (量子コンピュータ) の研究開発が急速に進む昨今、従来の計算機の能力を前提に設計されている「暗号技術」に見直しが求められている。大規模量子計算機の実現後も安全な公開鍵暗号は、どうすればつくれるのか。この課題に挑むべく誕生した「耐量子計算機暗号」 (Post-Quantum Cryptography) は、近年成長が著しい一大研究分野となっている。

本書は、耐量子計算機暗号を包括的かつ技術的に解説した、初の専門書である。暗号理論全般および量子計算への入門的解説から紐解き、安全性評価の具体例も紹介しながら、多彩な耐量子計算機暗号の試みを取り上げる。
第 1 章 暗号分野への導入
第 2 章 耐量子計算機暗号
第 3 章 格子暗号
第 4 章 同種写像暗号
第 5 章 量子計算と暗号の安全性

量子コンピュータが実用段階に近づくほど、 RSA や楕円曲線に依存した暗号の寿命が問われます。本書は、その先を担う耐量子計算機暗号 (PQC) の数理的基盤を体系的に解説した、日本語では数少ない専門書です。格子暗号、符号ベース暗号、多変数多項式暗号、同種写像暗号といった候補方式を横断し、それぞれの安全性の根拠となる計算困難性問題を数学的に定式化しています。

読み進めるには抽象代数 (群・環・体) と計算量理論の基礎が欠かせません。学部レベルの線形代数と離散数学に加え、暗号理論の教科書を一冊終えていることが事実上の前提になります。その分、得られるものは大きく、 NIST の標準化プロセスで選定された方式がなぜ安全と見なせるのか、その論拠を自分の言葉で説明できる力が身につきます。

純粋な実装ガイドではなく、あくまで「数学的に何が起きているか」を厳密に追う構成のため、コードを書いてすぐ動かしたい人にはやや抽象度が高く映ります。しかし PQC の標準が固まっていく過程で、表面的な API 呼び出しだけでは判断できない安全性の議論に参加するための土台として、暗号の研究者や高度セキュリティ技術者に長く参照される種類の書籍です。