IBM Institute for Business Value | Expert Insights

来るべき量子コンピューティングの時代における
セキュリティーの要諦顕在化するリスクと今すぐ必要な準備

著者

Ray Harishankar
IBM フェロー、IBM Quantum Safe
linkedin.com/in/rayharishankar/
harishan@us.ibm.com

Sridhar Muppidi 博士
IBM フェロー、IBM Security
CTO（執行役員）
linkedin.com/in/smuppidi/
muppidi@us.ibm.com

Michael Osborne
CTO、IBM Quantum Safe
linkedin.com/in/michael-osborne-QSafe
osb@zurich.ibm.com

Walid Rjaibi 博士
DE（Distinguished Engineer：技術理事）、
CTO、Data Security
linkedin.com/in/walid-rjaibi-phdcissp-8325077/
wrjaibi@ca.ibm.com

Joachim Schaefer 博士
Technical Delivery Lead、
IBM Quantum Safe
linkedin.com/in/joschaefer/
JSchaefe@be.ibm.com

2

IBM Quantum Safe における事業・技術戦略の責任者・リーダー。IBMのケイパビリティーとリーダーシップを代表して、顧客の成功に向けて、顧客が将来必要とする資産（技術、ツール）の方向性を意思決定する。豊富な現場経験を有しており、幅広いセキュリティー・サービ
スやポスト量子暗号に代表される IBM の持つ高い専門性を活かし、顧客サービスの最前線で活躍している。

IBM Security の製品・サービスに関する技術戦略・アーキテクチャー
設計・研究の責任者である。顧客のデジタル資産の保護をミッションとする。顧客へのインパクトを最重要視する技術に関連した Thought
Leader である。
25 年もの豊富な経験を有しており、セキュリティー製品の開発・顧客へのソリューション・アーキテクチャーに関わるサー
ビス提供・業界での標準規格の推進・技術部門のリーダーに従事してきた。

IBM Quantum Safe の CTO（Chief Technology Officer）であり、かつ、スイス・チューリッヒの IBM Research Center でセキュリティー
とプライバシーに関連する活動をリードする。現在は、特に、先進的な暗号技術・耐量子暗号技術（例：開発、標準化）が担当領域であり、同技術の IBM 製品・サービスへの応用に取り組んでいる。

Data Security 関連の製品・サービス、アーキテクチャー設計、ビジョンに関連する研究をリードする。以前は、スイス・チューリッヒの
IBM Research Center の 研 究 員 や、DB2 の Security Architect、Development Manager、 デ ー タ・AI 関 連 部 門 の Chief Security
Architect などを歴任した。Data Security に関連する研究では 27 件の特許を取得し、主要科学誌に多数の論文の掲載実績を有する。約数
千の全世界の組織のビジネスに対してデータ保護・セキュリティー・
コンプライアンスの観点から大きく貢献している実績を持つ。

顧客向けに量子技術がもたらす脅威を啓蒙し、その対策を最前線で実践するミッションを担っている。例えば、長期目線での暗号変革プロ
ジェクトを遂行する上での重要ソリューションを提供している。これまでの実績としては、金融サービス・通信業界を中心に多数の顧客向
けのセキュリティー・ソリューションの提供が挙げられる。量子通信の分野で博士号を取得しており、量子技術を自身の注力領域とする。

日本語翻訳監修

総合電機 R&D、米国系戦略コンサルティングファーム・グローバル戦
略部門を経て、IBM へ参画。専門はビジネス戦略とデジタル・テクノ
ロジーに関する、経営企画・経営戦略、事業開発・事業戦略、提携・
投資 /M&A、海外進出（米国ボストン、シリコンバレー、シンガポー
ルなどで 6 年超の駐在経験）、情報通信・インターネット技術（日米120 件超の登録特許を発明）。IBM では、戦略コンサルティング・グ
ループのパートナーとして事業戦略コンサルティング組織（Digital
Business Strategy Consulting）のリーダーを務め、また、先端テクノ
ロジーである量子コンピューティングの市場・事業開発組織（IBMQuantum Industry & Technical Services）のリーダーを兼任する。工学修士（MEng）および経営管理修士（MBA）。
連絡先：yasuyuki.nishibayashi@ibm.com

西林泰如
日本アイ・ビー・エム株式会社
IBM コンサルティング事業本部
戦略コンサルティング
パートナー
兼 Quantum Industry &Technical Services Japan Lead/
Quantum Distinguished Ambassador

橋本光弘
日本アイ・ビー・エム株式会社
IBM コンサルティング事業本部
戦略コンサルティング
アソシエイト・パートナー
兼 Quantum Ambassador Japan Lead/
Quantum Distinguished Ambassador

日本学術振興会特別研究員（DC1）、国内大手総合電機メーカー研究員（中央研究所、米国研究所他）としてストレージ・デバイスの研究開発に従事。その後、米系戦略コンサルティングファームおよび IBM にて、電機・化学・機械・金融業界のコンサルティング・プロジェクトに参画。専門領域は全社経営改革、M&A / PMI、IT / DX 戦略策定・変革推進、オペレーション改革。近年は、特に量子コンピューター・IoT・
AI などのテクノロジーを活用した新規事業戦略策定、営業 / IT 領域のオペレーション改革、大規模 M&A / PMI 案件を多数手掛けている。博士（工学）。
連絡先：hashimit@jp.ibm.com

櫻井亮

島田典明

日本アイ・ビー・エム株式会社
IBM コンサルティング事業本部
戦略コンサルティング
シニア・コンサルタント
兼 IBM Quantum Associate Ambassador

IBM Research、IBM Quantum、Quantum Computational Scientist

竹折光晴

大平龍太郎

IBM Research、IBM Quantum、

IBM Research、IBM Quantum、Principal Quantum Computational Scientist、
IBM Certified Expert Data Scientist

Quantum Computational Scientist

山本貴博
IBM Research、IBM Quantum、Quantum Developer（IBM Certified Associate Developer）
3

4

主なポイント

量子コンピューティングは
今後、コンピューティングの考え方を根底から変えるだろう。それに伴い、デジタル経済を守るためのセキュリティーの在り方を決定的に変えることになる。

量子コンピューティングの時代は今
後、時間をかけて徐々に展開されていくだろう。しかしながら、耐量子
暗号ソリューション * は今まさに必要とされている。
「耐量子」機能の開発は、重要なアプリケーションやイン
フラストラクチャーにおいて、データの安全性と完全性を守るために極めて重要である。

対応策は進行中。
耐量子暗号アルゴリズムの公募を行った米国国立標準
技 術 研 究 所（National Institute of Standards andTechnology ＝ NIST）は、初期評価において、応募された 82 の耐量子暗号アルゴリズムから、最終候補として 4件に絞り込んだ。この最終候補 4 つのうち 3 つのアルゴ
リズムは、IBM が産業界や学術界のパートナーとともに開発したものである。現在これとは別に、4 つの代替候補の評価も行われている。

システムの近代化に伴うクリプト・
アジリティー ** の導入は、最高情報
セキュリティー責任者（CISO）主導の取り組みにとどまるものではない。
この取り組みは、組織内のリーダーはもとより、ベンダーや同業者、顧客、消費者、さらには NIST のような公的機関など組織外のパートナーによって形成される、野心的とはいえ必要な戦略である。
* 耐量子暗号ソリューション（耐量子暗号技術）：量子コンピューターが苦手とする問題を基に暗号アルゴリズムを設計し、量子コンピューターによる暗号解読に備えた技術** クリプト・アジリティー：暗号変更に俊敏に対応する能力1

今はデジタル経済にとって重要なとき量子コンピューティングは、空想の世界から現実の世界の技術へと進化しつつある。その研究開発は加速してきており、材料科学、AI・機械学習、最適化、シミュレーションなど、さまざまな分野において、
かつては解決が困難だった問題を解決できる可能性が見えてきた。量子技術は企業に計り知れないほど大きな利益をもたらすポテンシャル
を秘めており、社会に大きな影響を及ぼすと考えられている。1 量子コンピューティング・ソリューションの実用化は、2020 年代末までに、あらゆる業界のコンピューティング戦略に大きな影響を与えていくだろう。
公開鍵暗号（Public Key
Cryptography ＝ PKC）など、
多くのデータ暗号化
メカニズムが脆弱性にさらされることが指摘されている。

このことは、企業内で将来のビジネスを変革していくビジネス・リーダーにとって、どのような意味合いを持つのだろうか。今後、企業が投資を考えていく上で、量子コン
ピューティングは、コンピューティングの考え方を根底から変えていくだろう。これに伴って、デジタル経済を守るための「情報セキュリティー」の在り方も決定的に変わっていくことになる。
「耐量子」暗号機能の開発は、データの安全性と完全性を保つ上で欠かせないものである。量子コンピューティングの時代は今後、徐々に展開されていくが、耐量子暗号ソ
リューションは今まさに必要とされている。ビジネス、テクノロジー、セキュリティー
の各リーダーは、耐量子に関する戦略とロードマップの策定に、今すぐ取りかかるべきである。実際のところ、過去から現在にかけて量子コンピューティングが登場する以前の時代の暗号技術移行でさえ、非常に複雑なことであり、何年もかけて戦略的な計画策
定、修正、変革が必要となっている場合がある。22図1
半永久的な価値5

種類別データの保管要件立ちはだかる暗号の危機という問題
データの暗号化や運用の混乱は、長い間、最高情報セキュリティー責任者（CISO）を悩ませる頭痛の種だった。しかし量子コンピューティングの出現がもたらす
脅威は、それよりもはるかに深刻である。実際に事実上すべてのデジタル取引を可能にしている伝統的な暗号化プロトコルは、量子コンピューターの登場により存亡の機に立たされている。

保管年数
毒性物資有害物質への暴露記録（米国）

癌患者の研究記録
30年 （米国）

これからの数年の間に、公開鍵暗号など、多くのデー
タ暗号化メカニズムが脆弱性にさらされることが指摘されている。実際のところ、従来方式によって傍受に備えている暗号化通信はリスクにさらされており、すでに、量子技術による複号化が実現したときを見越して、今のうちからデータを獲得することを意図して抜き取られかねない状態にある。いわゆる「harvest now,
decrypt later（暗号メッセージをまず収集し、コン
ピューティングの性能向上後に解読を試みる）」と呼ばれる攻撃手法である。
そのため、量子コンピューティング・ソリューション
が普及する前に、データ暗号化の安全性を確保していくことは喫緊の課題である。データの中には、ハッカー
にとって重要でないものや価値がすぐになくなるものも含まれているが、国家安全保障やインフラ、医療記
録、知的資本など、時間がたっても価値が保たれる、
さらには価値が高まるものもある（図 1 参照）。3 ある
欧州の銀行の幹部は、「できればデータは、永久に機密にしておきたい」とも述べている。4
単純なデータ漏えいだけでも十分な脅威であるが、リスクのシナリオはさらに拡大する。今、私たちは通信
ネットワークを保護し、電子取引を検証し、デジタル・
エビデンス * を確保するために暗号を使用している。
また現在進められている自動車や飛行機のスマート化
も、コネクテッドな（高度に相互接続された）デジタ
ル・エコシステムに依存しており、そのシステムは今後、数十年間も利用することが想定されている。以前
はデジタル・ネットワークから切り離されていた重要なインフラ・システムすらも、無線によるアップデー
トや、IoT を介在させたフィールド・データの取得が行われるようになってきているのだ。

医療診療情報記録
（日本）

20年
以上

医療診療情報記録
（米国）

5～
10 年

納税記録
（米国）

5～
7年

* デジタル・エビデンス：デジタル・データが本物であることを証明する方法

3

犯罪者は量子コンピューティングの力を借りれば、Web サイトの証明を不正に偽装し、偽造されたサイトで偽ソフトウェアのダウンロードや更新をさせることができるようになる。そこからサイバー犯罪者は入手したデータを開示すると脅し、恐喝できるだろう。デジタル暗号化されたオリジナルとの見分けがつかない偽の土地記録や賃貸契約書を偽造することも可能になる。デジタル経済の規模は、2025 年までに20 兆 8,000 億ドルを超えると推定され、6 その影響の大きさは計り知れない。
間違いなく、衝撃はやってくる。問題はそれがやって来るか否かではなく、それがいつやって来て、どのぐ
らいのインパクトをもたらすかである。しかし、明るい知らせもなくはない。詳細は後述するが、研究者は耐量子の安全対処に関する技術やアルゴリズムの開発に積極的に取り組んでいる。では、その最終的な目
標 は 何 だ ろ う か。 そ れ は、 組 織 や 社 会 が 量 子 コ ン
ピューティングの力がもたらす巨大な恩恵を享受するとともに同技術を使ったサイバー攻撃から身を守るよう導くことである。

間違いなく、衝撃はやってくる。
問題はそれがやって来るか否かではなく、それがいつやって来て、どのぐらいのインパクトをもたらすかである。

4

重要インフラの保護
量子技術を用いた暗号ソリューションを一早く導入す
るのは、国家など、量子コンピューティングのポテン
シャルを悪用される脅威のあるステークホルダーとなる可能性が高い。これは重要インフラを運営する業界にとって、大きなインパクトとなる。7
実際に、米国政府は 2022 年 5 月に発表した報告書で、「暗号解読に適した量子コンピューター（CRQC）が利用可能になった場合、民間および軍事部門の通信は脅
威にさらされ、重要インフラの監視・制御システムは弱体化してしまう。さらに、インターネットベースの金融取引では、セキュリティー・プロトコルのほとん
8どが破られてしまう可能性がある」と警告している。
サイバーセキュリティー専門家やビジネス専門家、さらには、一般の人々も警戒感を強めている。9
安全なデータ伝送を可能にする、広く使用されている
公開鍵暗号方式である「RSA-2048」について見てみよう。2021 年の調査によると、「RSA-2048」は量子コンピューティングを使えば 24 時間以内に破られる10とみる専門家の割合が、過半数を上回っていた。
それがいつ実現するのかは、意見の分かれるところだが、いつ量子コンピューティングによって暗号が破られるようになるのかという問い自体が、誤解を招きかねな
い。企業のリーダーたちが、その日までに対応すれば済むことである、と誤解させかねないからだ。前に述べたように、情報セキュリティーの解決策や保護策を講じていくには、予想以上に時間がかかる。それでもテクノロジー担当のリーダーたちは、今すぐ行動を起こすことの必要性を認識している。問題は、それがビ
ジネスの面から見ても利益につながると、ビジネス担
当のリーダーに納得させるのが往々にして難しいこと
にある。

視点

暗号の科学と実践の出会いクリプトグラフィー（暗号、暗号学、Cryptography）とエンクリプション（暗号化、Encryption）は、同じ意味合いで使われることも多いが、クリプトグラフィーは情報の暗号化・復号についての科学であり、多くの場合、大学院レベルの知識や理論的なアプローチを必要とする。データの機密性、データの完全性、認証、否認防止といった、情報セキュリティーに関連する中核的概念が、クリプトグラフィーに不可欠である。11
エンクリプションは、情報を秘密のコードに置き換え、その意味を分からなくする処理である。12 つまりエンクリプションは、「複号」、「認証」と並び日常業務におけるクリプ
トグラフィーの実用例の 1 つと言える。今日ではほとんどの組織が暗号化／復号アル
ゴリズムのライブラリーを所有しており、その中からアルゴリズムを、適切に実装する必要がある。その必要性は今後も変わらないだろうが、今後の暗号化／復号アルゴリズ
ムはこれまで以上に堅牢で、量子コンピューティングの悪用に対抗できるものでなくてはならない。この量子コンピューティングの悪用に対抗できることが「耐量子」と呼ばれるもので、そのプロトコルは政府や規制当局の新しい基準に対応できるよう設計されている。

5

クリプト・アジリティー：
期待の耐量子アルゴリズム
3 つの脅威今日のデータ暗号化への依存度の高さからすると、量子コンピューティ
ングがセキュリティーにもたらす影響は甚大である。世界では、毎日
13250 京バイトのデータが新たに生まれている。
耐量子への対応が遅れれば遅れるほど、指数関数的に急増するデータがさらされるリスクは高まる。ここでは、3 つの重大な脅威について概説する（図 2 参照）。
データの機密性に対する脅威
量子コンピューティングに関連する最大の脅威は、機密データが将来的に不正に解読されてしまうことである。サイバー犯罪者は、政府や業界の重要な会合といったイベント
や、企業や政府の拠点で生まれる情報をターゲットとする可能性がある。その対象は、健康データから軍事情報、財務記録まで多岐にわたる。これらのシナリオは、暗号化されたデータに対する侵害の影響や、GDPR（一般データ保護規則：欧州の個人情報の取り扱いを定めたルール）のような規制の強化について再考を促すものである。データ機
密の侵害は、暗号化された記憶媒体（テープやディスク・ドライブなど）の不適切な廃棄や、暗号化されたスナップショットやバックアップのコピーにも影響を及ぼす可能性がある。
認証プロトコルとデジタル・ガバナンスに対する脅威
公開鍵から秘密鍵が復元され、遠隔操作を介して重要システムを不正に認証するケースも想定されるであろう。例としては、送電網や、ブロックチェーン（分散型台帳）を使用した金融取引などへの不正侵入が考えられる。長期利用されているブロックチェーン
が、ハッカー集団に利用される可能性もあるだろう。
そのため、自動車や輸送インフラ、コアバンキング・アプリケーション、ブロックチェー
ン・アプリケーションなど、利用年数が長いシステムに対する懸念が高まっている。

6

データ・インテグリティーに対する脅威
サイバー犯罪者は量子コンピューティング技術を使って秘密鍵を復元／復号し、そこからデジタル文書やデジタル署名を偽造、偽装する可能性がある。監査記録や法的文書のほか、原本、来歴の証明がその標的となり得るが、さらに暗号化されたメッセージに依存する機密性の高い通信全般も標的となる危険性がある。
法律的な観点から見た悪用行為として、デジタル・エビデンスの改ざんが考えられる。
デジタル署名が付いた一定の法的価値を有する文書の偽造や改ざんなどがその例だ。
あるいは、量子技術を悪用する犯罪者が、取引日を過去の日付に改ざんして所有権を証明する、署名入りの文書を作成することも考えられる。こうした脅威は、現在行われているデジタル取引の将来的な信頼性に、不安を突きつける。これからの時代は、たとえ有効な署名が付いていたとしても、本物の文書と不正な文書の識別が必要となってくるかもしれない。

図2

デジタル世界への鍵
暗号技術の一般的な使用例 *データの機密性
公開鍵 - プライベート鍵の組み合わせを使って、秘密鍵に一致させる。
データの暗号化・復号化に使用する。

識別／認証
信頼できる機関によって署名された公開鍵を含むデジタル証明書を使用して、ユーザーまたはマシンの認証を検証する。

データ・インテグリティー
送信者は秘密鍵でデータに署名し、受信者は送信者の公開鍵でデータの完全性を検証する。

公開鍵は、特定の受信者に向けたデータを暗号化するために誰でも使用することができる暗号鍵である。暗号化されたメッセージは、その特定の受信者に固有の対応
する秘密鍵を使用することによってのみ復号化することができる。
* 上記の例は定義ではなく、特定の使用例を抜粋したものであり、これらの概念の適用方法を網羅的に示すことを意図したものではない。

7

量子的飛躍：脅威から機会へ
企業が、今後、アプリケーションのクラウドへの移行や、クラウド上でのアプリケーションのモダナイゼーションを検討しているのであれば、耐量子暗号化とクリプト・
アジリティーを計画に組み込むべきである。

確かに、量子コンピューティングの登場は、サイバーセキュリティーにとって脅威である。だからといって、既存の暗号技術を総入れ替えすればよいというわけではない。まずは、既存技術を再編成し、再評価し、刷新しなくてはならない。耐量子
暗号がもたらす課題に取り組むためには、入念に計画を練る必要がある。
耐量子を目指すロードマップを進むためには、2 つのニーズへの対応が必要になる。1 つ目のニーズは、最新の技術とビジネス手法に基づくデジタル・トランス
フォーメーション（DX）の取り組みを耐量子的に強化することである。もう 1 つは、既存のデータやサービスを耐量子的に改善することである。以下に、この 2 つのニーズについて、区別して考えてみる。
MIT Sloan Management Review によると、DX は絶え間なく変化する環境に適応し続けるべきだとされている。14 だからこそ耐量子暗号化への移行はどのような企業にとっても、ビジネス取引・関係を進化させる変革の好機となり得る。
15
一方、改善は脅威や脆弱性を緩和することだ。
現行の暗号化実装でも、既存の脆弱性を緩和する修復が可能である。一例がクリプト・アジリティーである。これがあれば、企業は暗号に関わる脆弱性や、将来の暗号標準の変更に速やかに対応でき
るようになる。これは今まさに必要とされているものだが、量子コンピューティン
グによって問題が複雑化する以前から必要であった。

DX も暗号技術の修復も複雑であり、繰り返し取り組むべきものである。企業が、今後、アプリケーションのクラウドへの移行や、クラウド上でのアプリケーションのモダナイゼーションを検討しているのであれば、耐量子暗号化とクリプト・アジ
リティーを計画に組み込むべきである。

8

視点

クリプト・
アジリティーとは何か
クリプト・アジリティーとはその名前が示唆するとおり、大きな混乱なしに別の暗号方式に移行できる、柔軟な情報セキュリティー・シス
テムの特性のことである。NIST は、来る耐量子的な未来に備えるためには、クリプト・アジリティーの確保は不可欠であるとしている。169実用化が見えてきた耐量子
アルゴリズム：NIST による公募コンペティション
耐量子暗号に関する懸念は高まっているが、これは今に始まったことではない。
2016 年 12 月、NIST は公開
鍵方式の耐量子暗号アルゴリズムを募集し、その後何年にもわたることになる競争的開発プロセスを始動させた。17 最終的に、NIST への応募は 82 件であった。18
NIST は詳細にわたる評価と試験を行った末、2022 年
7 月、当初のアルゴリズム候補を 4 つに絞り込んだ（図 3 参照）。そのうちの 3 つの候補が、IBM が産学界や学術界のパートナーと協力して開発したものである。また IBM は、ほとんどのユース・ケースに導入され る こ と に な る 主 要 な 2 つ の ア ル ゴ リ ズ ム、
CRYSTALS-Kyber（鍵確立）と CRYSTALS-Dilithium
19（デジタル署名）の開発に関与している。
以上とは別の 4 候補も、追加評価へと進んでいる。
2 つの主要なアルゴリズムは、どちらも格子暗号 * であり、ID ベース暗号化などの構成要素になるなど、大きな優位性を有する。

これらのアルゴリズムは誤りを伴う学習（Learningwith Errors ＝ LWE）と呼ばれる数学的問題に基づいており、RSA 暗号に比べると、極めて効率的かつ迅速に実装することができる。これらのアルゴリズムがハ
イブリッドクラウドやエッジコンピューティングの
ユース・ケースをサポートできることは、重要なポイ
ン ト で あ る。 ま た CRYSTALS-Kyber と CRYSTALSDilithium は、将来の暗号技術の進歩を促す基盤となることが期待されている。実際に、一般に提供されているものとして業界初の耐量子高性能コンピューティン
グ・ソリューションである IBM z16 は、鍵のカプセル化とデジタル署名機能の基盤として、両アルゴリズムを使用している（11 ページのケーススタディー「IBMzSystems：耐量子化の実現に向けて」を参照）。
世界経済フォーラム（WEF）によると、世界中のほぼすべての公的・私的機関が NIST の標準方式を採用している。WEF は「NIST の標準方式は、Web での購入や機微なデータの伝送などを行う際の、今日の安全なグローバル通信の基盤となっている」と指摘している 20（詳細については IBM のレポート「Transitioning
21
to Quantum-Safe Encryption」
を参照）。
* 格子暗号：公開鍵暗号の 1 つで、耐量子暗号の重要な候補として現在、注目されている技術

図3

NIST が選考した 4 つの最終候補 * 22
耐量子の実用化に向けて一般的暗号化デジタル署名CRYSTALS-Kyber

CRYSTALS-Dilithium

FALCONSPHINCS+– 比較的短い暗号鍵– 高い効率性– Dilithium 方式で提供– Dilithium や FALCON とされるよりも小さい

比較してやや大きく、署名を必要とする

スピードは遅い– 容易な 2 者間での鍵交換– 高速な動作速度– NIST が推奨する主要アルゴリズムアプリケーションに適している– NIST が選定したほかのアルゴリズムとは異なる数学的アプローチに基づく* このほかに 4 つの候補も、追加評価まで進んでいる10

ケーススタディー

IBM zSystems®：
耐量子化の実現に向けて 23IBM が最初の量子コンピューターをクラウド上で提供するより前、そして NIST が新しい規格の選考を行うはるか前である 2015 年に、IBM の暗号研究チームは IBM
zSystems プラットフォームを耐量子化する方法の調査を開始した。その後、NISTの最初のラウンドの耐量子アルゴリズム候補が発表されると、2018 年までに暗号研究チームはシステム・テストの範囲をその候補にまで拡大した。その概念実証とテスト結果に基づく最初のリスク評価において、同チームは、IBM zSystems チームと協力して、z16 の耐量子アルゴリズムへの移行に向けた取り組みを始めた。
まず初めに、IBM zSystems ソリューションのアーキテクチャー全体の暗号一覧表
を作成しなければならなかった。そのために IBM の暗号チームと zSystems チー
ムは質問票を作成し、ファームウェアや製品の所有者全員に送付した。その回答か
ら、IBM zSystems のスタック内における暗号の使用状況について初めて完全な全体像を把握し、移行戦略の一環として更新が差し迫って必要なシステム・コンポー
ネントを特定するのに活用した。また両チームは暗号ライブラリーを作成し、耐量
子アルゴリズムへの移行について開発チームに助言を求めた。
この過程で、暗号チームは耐量子アルゴリズムの機能を支える Hardware Security
Modules（HSM）を改良した。HSM はいくつかの耐量子暗号サービスを提供するとともに、アルゴリズム自体も暗号チームが開発・実装した専用のハードウェア・
エンジンによって高速化されている。NIST が 6 年間に及ぶ選考の結果を公表する
数週間前の 2022 年 4 月に、新しい IBM z16 ™が発表された。IBM z16 の登場により、企業は将来に備えた、安全な耐量子システムの構築に着手できるように
なった。

11

共創とパートナーシップの重要性・喫緊性システムのモダナイゼーションにクリプト・アジリティーを取り入れることは、困難を伴う。必要不可欠であるものの野心的な取り組みであり、事業部門と経営層の全面的な支援が欠かせない。実際に CISO
独力で推進できるものではなく、組織のリーダーはもとより、外部のパートナーも巻き込みながら、戦略的に進めなくてはならない。外部のパートナーには、ベンダー、同業他社、顧客、消費者、さらにはNIST を代表される標準化団体も含まれる。

共創に基づき、クリプト・アジリティーを持つ
ガバナンス・モデルを実装する
耐量子化された銀行取引の実現は、相互運用と標準化に向けた共創がなければ不可能である。

ガバナンスは変革をどのように実行すべきかを理解する上で鍵となる。クリプト・アジ
リティーも、さまざまな業界・組織・コミュニティーのニーズを反映した基準、ガイド
ライン、設計原則の変更に、迅速に対応していくことが求められる。
モダナイゼーションには、暗号化の基本的な構成要素の更新と、構成要素上に構築された多数の規格変更が伴う。業界内の不統一を解消していくことが重要な課題となり、その取り組みには業界内のガバナンス・標準規格・設計原則の把握が必要となる。そのため、多くの企業は、規格を規定する機関や地域の枠を越えて、同業者・ステークホル
ダー・パートナー・第三者保証機関・規制当局と協業しながら取り組みを推進している。
業界によってはこのような課題は共創なしでは解決不可能である。例えば、金融サービ
スのバックエンドを支援する大手企業は数千もの銀行と取引があるため、取引するすべての銀行と互換性のある取引を実現し、共通のガバナンスで統一されている必要がある。したがって、耐量子化された銀行取引の実現は、相互運用と標準化に向けた共創がなければ不可能である。

12

IBM としては、金融サービス業を、耐量子関連技術・人材開発によって最大のインパクトを享受する 4 業界の 1 つと捉えている。政府機関も同様である。クリプ
ト・アジリティーは国家安全保障に関わる問題である
ため、例えば、アメリカ政府は NIST のコンペを通じ、耐量子アルゴリズムの開発に積極的に投資している。
通信サービス業もまた、あらゆる産業をつなぐネット
ワークを提供する責務があり、先駆者として耐量子に関わる取り組みを推進している。水道や電力といった重要なインフラを提供するエネルギー・公益事業もまた、4 業界のうちの 1 つである。
標準規格や先端事例は今も発展し続けているため、これからの将来は科学的な発見によってもたらされるだろう。量子コンピューティング時代のセキュリティー
に関する知見の創出およびベスト・プラクティス（成功事例）の実現を促進するためには、リーダーはさま
ざまな視点や重要課題を理解する必要がある。コンソーシアム・標準化団体・エコシステム・業界の枠を越えたパートナーシップ・外部の認証機関とのパート
ナーシップは、耐量子暗号の専門家と関係を構築し、さまざまな視点や重要課題を理解する最も効果的な手段となる。
IBM では、このような考え方に基づき、電気通信産業の国際団体である GSM Association（GSMA：Global
System for Mobile Communications） や Vodafoneと、 通 信 分 野 で の 耐 量 子 暗 号 普 及 を 目 指 す タ スク
フォースを、世界で初めて共同で設立した。この新設団体では、耐量子ネットワークとオペレーション標準の実現に向けたロードマップ（活動計画）の策定という重要課題に、今後取り組む。24

パートナーシップとコミュニティーでの活動を通じて、ステークホルダーとの関係を構築・深化する
量子コンピューティング・データ暗号化・暗号技術を組織横断で専門的に推進する「Center of Excellence」
を社内に設置することは、あらゆる企業にとって効果をもたらす。弊社が過去に発刊したレポート「TheQuantum Decade - 来るべき量子コンピューティングの時代に向けて -」にて記載させていただいたように、企業は、パートナーシップ構築・エコシステム参画を通じて、“Deep Tech”（科学的な発見や革新的な技術に基づいて、社会にインパクトを与えることができる技術）としての量子技術の活用に向けたノウハウを獲得 す る こ と が で き る。 社 内 に 設 置 し た「Center of
Excellence」に必要なのは、量子コンピューティング
が秘めたポテンシャルへのリテラシーを高め、活用・
変革可能性に徹底的に着目・追求し、これからの道筋を明確にすることである。25
また、サイバーセキュリティーを担当するサブチームの設置も必要不可欠だ。このチームの人材として、耐量子暗号に関する改善活動（特に、問題の特定・問題の優先順位付け・オペレーション制約の解消など）に精通した社内の人材を、1 人もしくは複数アサインすべきである。このチームのミッションとしては、アプ
リケーションのモダナイゼーションと耐量子に関わる
変革を、組織横断的に精通・推進することが求められる。
量子技術関連の知見の習得・集積・成熟には多くの時間と投資を有する。そのため、外部とのパートナーシッ
プやコミュニティーでの活動を通じて、知見共有とベ
スト・プラクティス（成功事例）のベンチマークを効率的に実践することが、高いレベルでの安全性を提供する耐量子に関わるガバナンスの実現に大きく貢献する。

13

アクション・ガイド
量子コンピューティングは、さまざまな業界において研究の推進や発展を促す大きな可能性を秘めている。しかし、まさにその可能性こそが、データ・セキュリティーに対するリスクを暗示している。本レポートのアクション・ガイドは、米国の政府機関である Cybersecurity and Infrastructure Security Agency（CISA）の勧告内容にのっとったものである。26 同勧告は、企業が耐量子ロードマップを作成するときの足がかりになることを企図して策定されており、それぞれの企業は独自のニーズを満たすために勧告を採り入れるべきである。

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アクション・ガイド

準備– 従業員に将来の耐量子化への移行についての教育を実施するため、研修プログラムを開発し実施する。
– リスクにさらされるデータ、システム、アプリケーションの範囲を見極める。
– 自社のアプリケーションが利用しているシステムを調査し、暗号がどのように使われているかを把握する。例えば、暗号化、データ署名、暗号鍵などは、どのように管理／実行されているのだろうか。
– 重大かつ意味のあるメタデータを収集し、そこから洞察を得て対策を考える。
– 短期的かつ達成可能なレベルの暗号成熟度の目標を定め、リスクを抑え暗号に対する機敏性を向上させるプロジェクトを立ち上げる。

発見– NIST 選定の新たな耐量子暗号アルゴリズムと実装をステージング環境 * でテストする。ただし、本番環境での実装は、正式なリリースまで待つ必要がある。
– 組織のロードマップに組み込むことが可能なベンダーを評価する。耐量子暗号に関する研究実績が豊富なパートナーを探す。
– 耐量子暗号の獲得方針を策定する。このプロセスは以下を含む。
– 移行に伴うサービス・レベルと要件を設定する。
– 必要な基盤技術を特定する。
– 自社の暗号に関するガバナンスやセキュリティーと整合する耐量子ガバナンスの構築に向けたアプローチを主要なベンダーと協力して定義する。

変革

自社システムを新しい暗号規格に移行するための計画を策定し、実行する。計画には以下を含める。
– 相互依存関係を分析する。例えば、業務上重要なシステム間の暗号の依存関係について文書化する。これにより、システム移行の順序に影響を与える課題を明らかにすることができる。
– 新たな規格の制定に伴いサポートが終了する、旧式のテクノロジーの使用を停止する。
– 新しい規格を採用した製品の検証および実用テストを実施する。

監視– テレメトリー・ソリューションを導入し、高価値資産（特に暗号化／復号化や暗号
データ・サービスに関係するもの）に関わるネットワーク監視、通知、修復を円滑に進める。
– AI に基づく推論や経験に基づくルールを活用して、自動化された意思決定や人による意思決定を行えるようにする。
– 耐量子プログラム全体の可視性および監視性能を高めるためのダッシュボードを開発する。
– 可視性やオペレーションの一貫性を確保するための共通のガバナンス・メカニズムを導入する。

* ステージング環境：最終テスト用の環境

15

Expert Insights について注釈および出典

Expert Insights は、ニュース価値の高いビジネスや関連テクノロジーのトピックについて、ソート・リー
ダーの見解を伝えるレポートです。世界中の該当分野の専門家との対話に基づいて作成しています。詳細については、IBM Institute for Business Value（iibv@
us.ibm.com）までお問い合わせください。

1

The Quantum Decade. IBM Institute for Business
Value. November 2022.
邦訳「The Quantum Decade - 来るべき量子コンピュー
ティングの時代に向けて -」https://www.ibm.com/
downloads/cas/KRWEWO8D

2

IBM 社内の経験に基づく。

3“How to preserve secrets in a quantum age.” The
Economist. July 13, 2022. https://www.economist.
com/science-and-technology/2022/07/13/
how-to-preserve-secrets-in-a-quantum-age

4

IBM の社内情報に基づく。

5

Davis, Mel. “Toxic Substance Exposure Requires
Record Retention for 30 Years.” Alert presented by
CalChamber. February 18, 2022. https://calchamberalert.com/2022/02/18/toxic-substanceexposure-requires-record-retention-for-30-years/;“Retention and Destruction of Health Information.”
AHIMA. Accessed November 29, 2022. https://library.ahima.org/PB/RetentionDestruction#.
Y4VxPi2B2fU; Nakamura, Masahiko. “Current Status
of Electronic Medical Recording in Japan and Issues
Involved.” JMAJ. 2006. https://www.med.or.jp/
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Medical Records Retention Requirements by State.”
Total HIPAA. Accessed November 29, 2022. https://www.totalhipaa.com/wp-content/uploads/2017/02/
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Service. Accessed November 29, 2022. https://www.
irs.gov/businesses/small-businesses-self-employed/
how-long-should-i-keep-records

6

Hayat, Zia. “Digital trust: How to unleash the trilliondollar opportunity for our global economy.” World
Economic Forum. August 17, 2022. https://www.
weforum.org/agenda/2022/08/
digital-trust-how-to-unleash-the-trillion-dollaropportunity-for-our-global-economy/

7“Preparing Critical Infrastructure for Post-Quantum
Cryptography.” CISA Insights. August 2022. https://www.cisa.gov/sites/default/files/publications/cisa_
insight_post_quantum_cryptography_508.pdf

8“National Security Memorandum on Promoting
United States Leadership in Quantum Computing
While Mitigating Risks to Vulnerable Cryptographic
Systems.” The White House. May 4, 2022. https://www.whitehouse.gov/briefing-room/statementsreleases/2022/05/04/national-security-memorandumon-promoting-united-states-leadership-in-quantumcomputing-while-mitigating-risks-to-vulnerablecryptographic-systems/

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Business ValueIBM Institute for Business Value（IBV）は、20 年以上にわたって IBM のソート・リーダーシップ・シン
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9

Candelon, François, Maxime Courtaux, Gabriel Nahas,and Jean-François Bobier. “The U.S., China, andEurope are ramping up a quantum computing arms
race. Here’s what they’ll need to do to win.” Fortune.
September 2, 2022. https://fortune.
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10 Mosca, Michele, Dr. and Dr. Marco Piani. “2021Quantum Threat Timeline Report.” Global Risk
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11 “Cryptography.” Wikipedia. Accessed November 8,2022. https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptography
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13 Wise, Jason. “How Much Data is Created Every Day in
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14 Kane, Gerald C. “’Digital Transformation’ Is a
Misnomer.” MIT Sloan Management Review. August 7,
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15 Computer Security Resource Center. “Remediation.”
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Cryptography.” NISTIR 8105. April 2016. https://
nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2016/nist.ir.8105.pdf
17 “Post-Quantum Cryptography PQC.” Computer
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18 Moody, Dustin. “Let’s Get Ready to Rumble—The NISTPQC ‘Competition.’” NIST. Accessed October 11,
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19 “IBM scientists help develop NIST’s quantum-safe
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20 Curioni, Alessandro. “How quantum-safe
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21 Muppidi, Sridhar and Walid Rjaibi. “Transitioning to
Quantum-Safe Encryption.” Security Intelligence.
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22 “NIST Announces First Four Quantum-Resistant
Cryptographic Algorithms.” NIST. July 5, 2022.
https://www.nist.gov/news-events/news/2022/07/
nist-announces-first-four-quantum-resistantcryptographic-algorithms
23 “How we quantum-proofed IBM z16.” IBM Researchblog. October 11, 2022. https://research.ibm.com/
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24 “GSMA, IBM and Vodafone Establish Post-Quantum
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Sep 29, 2022. https://newsroom.ibm.
com/2022-09-29-GSMA,-IBM-and-VodafoneEstablish-Post-Quantum-Telco-Network-Taskforce
25 The Quantum Decade. IBM Institute for Business
Value. November 2022.
邦訳「The Quantum Decade - 来るべき量子コンピュー
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26 “Prepare for a New Cryptographic Standard to Protect
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current-activity/2022/07/05/prepare-new-cryptographicstandard-protect-against-future-quantum© Copyright IBM Corporation 2022
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りするものではありません。
本 書 は 英 語 版「Security in the quantum computing era - The
risk is real, the need is now」の日本語訳として提供されるものです。

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